Estudio de impacto sistémico
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Estudio de impacto sistémico
ABB Chile S.A. Chile Estudio de impacto sistémico Línea 2x220kV Cardones - Diego de Almagro, tendido del primer circuito Proyecto EE-2015-048 Informe Técnico EE-ES-2015-0433 Revisión B Power System Studies & Power Plant Field Testing and Electrical Commissioning ISO9001:2008 Certified 22/07/2015 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Este documento EE-ES-2015-0433-RB fue preparado para ABB Chile S.A. por Estudios Eléctricos. Para consultas técnicas respecto del contenido del presente comunicarse con: Ing. Rodrigo Arias Departamento de Estudios [email protected] Ing. Alejandro Musto Coordinador Dpto. Estudios [email protected] www.estudios-electricos.com Este documento contiene 77 páginas y ha sido guardado por última vez el 22/07/2015 por Rodrigo Arias, sus versiones y firmantes digitales se indican a continuación: Rev. Fecha A 15/05/2015 B 22/07/2015 Comentario Realizó Revisó Aprobó Para revisión. RA AM FL Se incorpora escenario de operación adicional según requerimientos del CDECSIC. RA AM FL P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 1/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Índice 1 RESUMEN EJECUTIVO ..................................................................................................................... 3 2 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................. 8 3 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO ........................................................................................... 9 3.1 Información Recibida ............................................................................................................... 11 4 ACONDICIONAMIENTO DE LA BASE DE DATOS ................................................................................. 14 4.1 Generalidades ......................................................................................................................... 14 4.2 Proyección de la demanda ........................................................................................................ 14 4.3 Nuevos proyectos de generación y transmisión ............................................................................ 16 5 ZONA DE INFLUENCIA ................................................................................................................... 18 6 ESTUDIO DE FLUJO DE CARGA ....................................................................................................... 20 6.1 Escenarios de estudio ............................................................................................................... 21 6.2 Análisis en condiciones normales de operación (RED N) ................................................................ 23 6.3 Análisis ante la ocurrencia de una contingencia simple (RED N-1) .................................................. 31 7 ESTUDIO DE ESTABILIDAD TRANSITORIA ....................................................................................... 44 7.1 Criterios de evaluación del desempeño dinámico ......................................................................... 44 7.2 Análisis de contingencias .......................................................................................................... 46 8 ANÁLISIS COMPLEMENTARIO ......................................................................................................... 64 8.1 Flujo de carga - Escenario adicional ........................................................................................... 64 8.2 Transitorios electromecánicos ................................................................................................... 69 9 CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 73 P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 2/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 1 RESUMEN EJECUTIVO Este informe presenta el estudio de impacto de la interconexión de la línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro, tendido del primer circuito en la zona norte del Sistema Interconectado Central (SIC) de Chile. Este proyecto se encuentra en etapa de desarrollo por parte de ABB Chile sa, y se espera que su puesta en servicio sea para septiembre de 2015. El proyecto consiste en la construcción del tendido del primer circuito de una línea aérea de 156km de longitud en 220kV, con conductores de tipo Greeley 927.2MCM AAAC. La vinculación al SIC se realizará entre la S/E Cardones y la S/E Diego de Almagro 220kV. Geográficamente, la nueva línea se localizará en la región y provincia de Antofagasta. En este informe se documentan los estudios sistémicos que permiten cuantificar el impacto de su conexión en la operación del SIC, especialmente sobre aquellas instalaciones eléctricamente cercanas (SS/EE Paposo, Diego de Almagro, Cardones, Maitencillo), de modo que esta nueva línea 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 PowerFactory v15.1, incluyendo los módulos de: Cálculo de flujos de carga, y Funciones de estabilidad. La base de datos empleada en el desarrollo del estudio corresponde a una versión acondicionada de la base de datos del CDEC-SIC, en formato PowerFactory v15, con actualizaciones e incorporaciones de nuevos modelos matemáticos. Entre los modelos incorporados se encuentran los controladores de todas las nuevas plantas fotovoltaicas que actualmente no forman parte de la base de datos (obras futuras). El análisis se realiza mediante estudios de régimen permanente (flujos de carga) y estudios de estabilidad transitoria (simulaciones dinámicas de transitorios electromecánicos), en los que se analiza la operación del sistema en condiciones normales de operación y frente a la ocurrencia de contingencias simples. En cada caso se analiza el comportamiento del sistema y fundamentalmente de la conexión de la nueva línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro, tendido del primer circuito. Se analiza el impacto de la línea en escenarios de máxima exigencia para el sistema de transporte, con niveles de demanda alta y baja, y distintos despachos de unidades convencionales y unidades ERNC. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 3/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice El desarrollo del estudio contempla la ejecución de las siguientes actividades: Recopilación y consolidación de la información necesaria para representar la nueva línea, y así poder realizar los análisis de comportamiento estático y dinámico. Recopilación y consolidación de información disponible en proyección de obras de generación, transmisión y consumo, con su respectiva proyección de demanda, para el periodo de interés (septiembre 2015). Actualización de la base de datos oficial del CDEC-SIC (marzo de 2015) en base a la información recopilada y que sea relevante a efectos de los objetivos de este estudio. Modelado detallado del tendido del primer circuito de la nueva línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro en la base de datos de DIgSILENT. Definición de escenarios base y escenarios de estudio. Incorporación de la información técnica, escenarios y contingencias en el software de desarrollos específicos DIgSILENT PF, versión 15.1, utilizando para ello las facilidades de “variaciones topológicas” y “escenarios de operación” disponibles. Obtención de resultados del estudio de flujo de potencia. Simulaciones de transitorios electromecánicos. Evaluación de la estabilidad transitorio y del desempeño dinámico del sistema de la nueva línea ante contingencias. Verificación del cumplimiento de los estándares de desempeño. Análisis de resultados y presentación de las conclusiones asociadas. Se adjuntan a este informe la base de datos de DIgSILENT PowerFactory utilizada para la ejecución del proyecto en el archivo “EE-ES-2015-0433-RB_Anexo 3 – Base de Datos.pfd”, junto con los siguientes documentos anexos: EE-ES-2015-0433-RB_Anexo 1 – Flujo de Carga.pdf EE-ES-2015-0433-RB_Anexo 2 – Simulaciones Dinámicas.pdf P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 4/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Sobre la base de los distintos análisis realizados, es posible extraer las siguientes conclusiones: Estudio de Flujo de Carga: Nótese que, previo a la interconexión del tendido del primer circuito de la línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro, el balance entre la capacidad instalada de la generación ERNC y térmica con la demanda residencial e industrial ubicada al norte de la S/E Cardones, produce un excedente de generación de ~700MW. De esta manera, las restricciones de despacho y congestiones estarán dadas por las capacidades nominales de las líneas de transmisión. La línea 1x220kV Cardones – San Andrés limita el nivel de generación máxima al norte de Cardones, debido a su capacidad nominal de 197MVA a 25°C. Así, con la incorporación de la nueva línea en estudio, se genera una redundancia de vínculo entre las SS/EE Cardones y Diego de Almagro, pudiendo levantar restricciones en la capacidad de transmisión del sistema. Considerando la incorporación del nuevo vínculo y los casos de operación estipulados en la carta de escenarios N°0064/2015 emitida por la dirección de operación del CDEC-SIC, el sistema operaría sin sobrecargar las líneas del sistema de transmisión de la siguiente forma: El 58% (~371MW) de la capacidad instalada fotovoltaica puede ser despachada para los escenarios en donde solo se considera generación fotovoltaica. Solo el 36% (~230MW) de la capacidad instalada fotovoltaica puede ser despachada para los escenarios en donde se considere el despacho de la unidad U1 de la central Taltal a máxima generación (120MW). Ante la ocurrencia de contingencias que involucren la salida de servicio de líneas del sistema de transmisión, se evidencia que, si bien la redistribución de los flujos post-contingencia genera un aumento significativo en las transferencias de potencia por las líneas de transmisión de la zona norte de la S/E Cardones, esté aumento es perfectamente tolerado por la capacidad de transmisión remanente de estas mismas. Finalmente, se destaca que en ninguno de los escenarios desarrollados se registran problemáticas en condiciones normales de operación, ni frente a la ocurrencia de una contingencia simple en las líneas del sistema de transmisión, ni ante la desconexión de generadores o transformadores de poder (ver tablas resumen en condiciones de RED N y RED N-1 en el capítulo 6 “Estudio de Flujo de Carga”). P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 5/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Así, considerando la obra 2x220kV Cardones – Diego de Almagro, tendido del primer circuito para un horizonte de estudio a septiembre del 2015, no se registran sobrecargas en las líneas de transmisión ni tensiones fuera del rango de condición normal estipulado por la NTSyCS. Estudio de Transitorios Electromecánicos: Para los cuatros escenarios desarrollados en este estudio, se estudió el comportamiento dinámico del sistema para un conjunto de fallas, monitoreando distintas variables significativas del sistema y verificando el cumplimiento estipulado en la NTSyCS. El comportamiento dinámico del sistema resulta aceptable en todos los escenarios estudiados. No se observan problemas en las recuperaciones de las tensiones, tampoco en las oscilaciones angulares de las unidades de las centrales térmicas Guacolda y Taltal, ni en las oscilaciones de potencia por las líneas del sistema de transmisión del SIC Norte. Al término de las simulaciones no se registran niveles de carga por sobre las capacidades nominales de los elementos del sistema de transmisión. En los escenarios en que no se considera el despacho de la unidad U1 de la central Taltal, no se observan oscilaciones de potencia en las líneas afectadas. Esto se debe al funcionamiento de la lógica de control de la potencia activa de las unidades fotovoltaicas del SIC Norte. Se evidencia que, la desconexión no simultánea de la unidad U1 de la central Taltal y de los transformadores de poder 220/110kV de la S/E Diego de Almagro, en condiciones de máxima generación fotovoltaica, no tendrían un mayor impacto en el perfil de tensiones del sistema norte. Asimismo, las excursiones de la frecuencia del sistema producto de la pérdida de generación se encuentran contendidas. En el peor de los casos, la mínima subfrecuencia transitoria alcanzó un valor cercano a los 49.7Hz. Se destaca la respuesta dinámica del SVC+ ante la ocurrencia de las fallas en las líneas del sistema de transmisión. El SVC+, durante la ocurrencia del cortocircuito, aporta una cantidad de reactivos importante para el control de tensión en la S/E Diego de Almagro. Ante la ocurrencia de un cortocircuito en la línea 1x220kV Cardones – San Andrés, se puede observar que, producto de la posterior desconexión de esta línea, la totalidad de la generación despachada por las unidades fotovoltaicas y térmicas ubicadas al norte de la S/E Cardones, se transmiten hacia el sistema de transmisión troncal por la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro. Así, la redistribución de los flujos de potencia post-contingencia por esta línea aumentan de manera significativa (~112MVA), sin embargo, estas transferencias se estabilizan en valores permisibles, menores al 100% de la capacidad permanente de la línea. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 6/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Estudio Complementario: Considerando una nula generación por parte de las unidades ERNC ubicadas al norte de la S/E Maitencillo 220kV y una máxima generación de las cuatro unidades de la central Guacolda (568MW), se obtienen transferencias de potencia en el sentido SurNorte (déficit de generación al norte de la S/E Cardones 220kV). Ante esta situación, se evidencia que no se encuentran sobrecargas ni condiciones límites en ningunos de los elementos del sistema de transmisión tanto en condiciones normales de operación ni frente a la ocurrencia de contingencias simples. Con respecto al análisis de transitorios electromecánicos, se puede concluir que la respuesta del sistema, ante todas las contingencias evaluadas, es satisfactoria y se verifica el cumplimiento de los parámetros de desempeño dinámico estipulados en la NTSyCS. En particular, ante la ocurrencia de un cortocircuito en la línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro, se evidencia que producto de la posterior desconexión de esta línea, la totalidad de la generación proveniente del sur de la S/E Cardones 220kV, fluye hacia la S/E Diego de Almagro por medio de los tramos CardonesSan AndrésCarrera PintoDiego de Almagro. A causa de ello, la redistribución de los flujos de potencia post-contingencia por dichas líneas aumentan de manera significativa (~58MVA). No obstante lo anterior, esté aumento es perfectamente tolerado por la capacidad de transmisión remanente. Por todo lo anterior, y dentro del alcance los estudios eléctricos realizados, se concluye que es técnicamente factible la incorporación al SIC entre las SS/EE Cardones y Diego de Almagro de la línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro, tendido del primer circuito. Adicionalmente, se infiere que esta nueva línea permitiría reducir las restricciones existentes en la capacidad de transmisión del sistema al norte de la S/E Cardones. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 7/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 2 INTRODUCCIÓN El objetivo de este estudio es analizar el comportamiento de la nueva línea “2x220kV Cardones – Diego de Almagro, tendido del primer circuito” y del sistema al momento de su interconexión (septiembre 2015), considerando su operación para distintos estados de despacho y demanda de la red. Se pretende verificar que el desempeño de la nueva línea sea adecuado, pudiendo operar correctamente bajo el estricto cumplimiento de los estándares de Seguridad y Calidad de Servicio definidos en la Norma Técnica (NTSyCS). El estudio de divide básicamente en las siguientes etapas: MODELADO DE LA NUEVA LÍNEA 2X220kV CARDONES – DIEGO DE ALMAGRO, TENDIDO DEL PRIMER CIRCUITO Se presenta detalladamente el modelado en el software DIgSILENT PowerFactory de cada uno de los elementos que componen la línea, acorde a la información suministrada. ESTUDIO DE FLUJO DE CARGA Se analiza el comportamiento en estado estacionario de la línea de transmisión y su zona de influencia para distintos estados de operación del sistema (despachos de generación, características de la demanda, entre otros) y distintas condiciones de la red; se analiza la operación en condiciones normales (RED N) y ante la ocurrencia de una contingencia simple (RED N-1). ESTUDIO DE ESTABILIDAD TRANSITORIA Se analiza el comportamiento del todo el sistema considerando el tendido del primer circuito de la nueva línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro en servicio cuando ésta sea perturbada con eventos de gran señal. Dicho análisis se lleva a cabo mediante simulaciones dinámicas de transitorios electromecánicos. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 8/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 3 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO La obra “2x220kV Cardones – Diego de Almagro, tendido del primer circuito” tiene por objetivo conectar eléctricamente a la S/E Cardones 220kV con la S/E Diego de Almagro 220kV. Esta obra corresponde a una línea de transmisión de doble circuito, con el tendido de un solo circuito en 220kV de 156km de longitud, con conductores del tipo 927.2MCM AAAC, Greeley. Se prevé que el proyecto de la línea de transmisión esté ubicado en la región de Atacama. En la Figura 3-1 se puede observar un diagrama unilineal con referencias geográficas de la zona de emplazamiento de la nueva línea, mientras que la Figura 3-2 ilustra un diagrama unilineal de la zona de influencia y el punto de conexión en el SIC, zona SIC Norte. Figura 3-1: Representación de la disposición topológica aproximada de la línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro. El código de los colores, tanto para la siguiente figura como para los esquemas futuros es: 220kV → verde 110kV → naranja Inferior a 110kV → celeste Elementos fuera de servicio → gris P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 9/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com PV CHAÑARES PV DIEGO DE ALMAGRO DIgSILENT Ir al índice PV JAVIERA PV CONEJO PV LALACKAMA PV LALACKAMA 2 CT TALTAL 0 G ~ 0 1 0 PV CHAKA PV SALVADOR 1 12 1 1 12 0 G ~ S/E DIEGO DE ALMAGRO PV EL PILAR S/E DIEGO DE ALMAGRO S/E PAPOSO PE TALTAL 0 S/E CARRERA PINTO PV SAN ANDRÉS PV LUZ DEL NORTE PV LLANO DE LLAMPOS Línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro S/E CARDONES 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 SVS S/E CARDONES CT GUACOLDA ~ G ~ G ~ G 1 ~ G SVS 1 0 9 6 0 0 6 0 1 S/E MAITENCILLO S/E MAITENCILLO S/E PUNTA COLORADA 0 0 0 S/E PAN DE AZÚCAR S/E PAN DE AZÚCAR 1 9 9 4 0 0 SVS 1 SVS 4 1 0 0 Hacia S/E Las Pal m as 220kV Figura 3-2: Zona de Influencia de la obra. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 10/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 3.1 Información Recibida De acuerdo a la documentación suministrada por ABB Chile s.a., el tendido del primer circuito de la nueva línea de transmisión 2x220kV Cardones – Diego de Almagro presentará las características técnicas que se detallan a continuación. 3.1.1 Línea de transmisión 1x220kV Cardones – Diego de Almagro La vinculación entre las SS/EE Cardones y Diego de Almagro se realiza mediante una línea aérea compuesta por torres capaces de sostener dos circuitos paralelos. De acuerdo a la información suministrada, la geometría de torre utilizada para modelar la línea en el software de simulación se muestra en la Figura 3-3. Figura 3-3: Estructura de la torre de la nueva línea de transmisión. Así, observando la figura anterior, se obtiene que la disposición de los conductores y el cable de guarda es la siguiente: P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 11/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Fase X[m] A 3.64 B 4.14 C 3.79 Cable de Guarda 0 Tabla 3-1: Disposición de los conductores y Y[m] 42.81 37.81 32.81 46.39 cable de guarda Los conductores utilizados para las líneas son: AAAC 927.2MCM Greeley Cable de guarda OPGW El detalle con las capacidades del conductor a distintas temperaturas se muestran en la Figura 3-4, y las características técnicas del mismo se resumen en la Tabla 3-2. Figura 3-4: Características eléctricas de la capacidad del conductor. Ver documento “Anexo14_Det.Conductor_rev0.pdf”, página 19 P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 12/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Datos del Conductor Tipo Greeley 927.2MCM AAAC Sección nominal [mm2] 469,88 Diámetro [mm] 28,14 Resistencia DC a 20°C [Ω] 0,0713 Corriente nominal [A] 0,823 Tensión [kV] 220 Longitud [km] 156 Cable de Guarda Tipo Diámetro total [mm] Resistencia DC a 20°C [Ω] OPGW 13,3 0,62 Tabla 3-2: Características técnicas de los conductores 3.1.1.1 Modelado de la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro A continuación se muestran los parámetros del modelo de la línea de transmisión que conecta a la S/E Cardones 220kV con la S/E Diego de Almagro 220kV. El modelo toma en cuenta la geometría de la torre (ver Figura 3-3), así como las características del conductor utilizado y una resistividad del terreno de 300Ωm. De esta manera, los parámetros eléctricos de la nueva línea de transmisión se detallan en la siguiente tabla: Parámetros de secuencia Positiva Resistencia [Ω/km] 0,07309 Reactancia [Ω/km] 0,3984 Susceptancia [μS/km] 2,8979 Parámetros de secuencia Cero Resistencia [Ω/km] 0,3468 Reactancia [Ω/km] 1,1581 Susceptancia [μS/km] 1,4665 Tabla 3-3: Parámetros eléctricos calculados de la línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro, tendido del primer circuito P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 13/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 4 ACONDICIONAMIENTO DE LA BASE DE DATOS 4.1 Generalidades La preparación de la base de datos (BD) para el estudio de estabilidad transitoria considera la construcción de una base de datos del SIC que represente la operación del sistema para el periodo de estudio, incluyendo el tendido del primer circuito de la nueva línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro. Se ha utilizado como punta de partida la base de datos oficial del CDEC-SIC con fecha de publicación en el mes de marzo de 2015, y se ha adecuado de la siguiente manera: Proyección de la demanda: Utilizando la información disponible a través de los sitios del CDEC-SIC y de la Comisión Nacional de Energía (CNE), se realizan proyecciones de demanda residencial e industrial para septiembre de 2015. Específicamente se utiliza la información disponible en el Informe Técnica Definitivo (ITD) para fijación de precio de nudo de abril de 2015. Nuevos proyectos: Igualmente se incorporan los nuevos proyectos de transmisión y generación previstos en el SIC para la fecha de puesta en servicio del proyecto en estudio, según la información disponible a través del sitio del CDEC-SIC y de la CNE. Específicamente se utiliza el “Catastro de Nuevos Proyectos Informados al CDEC”, con fecha 1 de abril de 2015. Despacho de generación: En lo que respecta al balance generación – demanda, se ajusta la generación del SIC para abastecer los niveles de demanda requeridos en escenarios futuros. El despacho se realiza aplicando criterios simplificados que consideran el orden económico esperado de las unidades generadores del SIC, aspectos característicos del estudio y de la zona de influencia del tendido del primer circuito de la nueva línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro, como también las características de mínimo y máximo técnico de las centrales disponibles en la página web del CDEC-SIC. Si bien este criterio aplica para el caso base, ciertos escenarios (sensibilidades) pueden considerar criterios de despacho específicos, con el objetivo de representar una condición operativa específica. Las diversas modificaciones a la base de datos se realizan 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 del CDEC-SIC. 4.2 Proyección de la demanda La proyección de la demanda se realiza en base a distintos escenarios operativos, cada uno representativo de un nivel de demanda actual para el SIC. La base de datos del CDEC-SIC propone distintos tipos de escenarios según la condición operativa del SIC. En el SIC, debido principalmente a la gran cantidad de clientes regulados (mayoritariamente consumos de tipo comercial y residencial), existe una fuerte variación en el nivel de demanda en los consumos, presentando diferencias en lo que respecta al nivel de carga intradiario y el tipo de P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 14/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice día en consideración (laboral/sábado/domingo). Para cada uno de los tipos de día indicados previamente existen tres niveles de demanda: Alta –Media – Baja. Para el análisis de interconexión en el SIC de la nueva línea, se propone el análisis de dos escenarios base del cual se elaboraran los escenarios de estudio respectivos. Un escenario base de demanda alta y un escenario base de demanda baja. El escenario de demanda alta, en el cual existe una alta utilización de los elementos del sistema de transmisión, tiene por objetivo verificar problemas de congestiones y subtensiones en la zona de influencia. Por otro lado, el escenario de demanda baja, permite analizar posibles problemas de sobretensiones o de distribución de los flujos debido a la baja en los consumos residenciales locales. La estimación de la demanda futura, industrial y residencial, al año 2015, considera la información elaborada por la CNE en el ITD de abril de 2015. Dado que, en el ITD de Abril de 2015 no se indican las tasas de crecimiento para los clientes regulados y libres para el presente año, se utilizará como información base la previsión de la demanda en el SIC del año 2014 según el ITD de Octubre de 2014. Así, considerando la previsión de demanda para el año 2014 (ITD Octubre 2014) y la del año 2015 (ITD Abril 2015) se pueden determinar las tasas de crecimiento para el año 2015. Previsión de Demanda SIC [GWh] - ITD Octubre 2014 Regulado Libre Total 31.042 17.823 48.865 Previsión de Demanda SIC [GWh] - ITD Abril 2015 Año Regulado Libre Total 2015 32.275 18.799 51.075 Tasas de Crecimiento SIC [%] Año Regulado Libre Total 2015 3,97% 5,48% 4,52% Año 2014 Tabla 4-1: Previsión de demanda – ITD Octubre 2014 e ITD Abril 2015. Como se mencionó con anterioridad, el punto de partida corresponde a la base de datos del SIC con niveles de demanda correspondientes a marzo de 2015. Para realizar el escalamiento se tiene en cuenta el crecimiento desde dicha fecha a septiembre de 2015. Por lo tanto, se afectará a la demanda de marzo de 2015 con un factor correspondiente al crecimiento anual estimado para septiembre de 2015. Los factores de crecimiento calculados para el escalamiento de la demanda se muestran en la Tabla 4-2. Marzo - Septiembre 2015 Regulado 1,0199 Libre 1,0274 Tabla 4-2: Factor de crecimiento P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 15/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice De esta manera, los niveles de demanda esperados (alta y baja) para la fecha de estudio se detallan en la Tabla 4-3. Resumen Escenarios Base de Demanda [MW] Demanda Marzo 2015 Septiembre 2015 Regulados Libres Regulados Libres Alta 5050,92 1885,65 5144,79 1945,96 Baja 2690,42 1862,99 2740,64 1883,07 Tabla 4-3: Demandas totales marzo y septiembre de 2015. 4.3 Nuevos proyectos de generación y transmisión La representación de los escenarios futuros considera la incorporación de las obras previstas para la expansión del sistema de transmisión y de la matriz energética del SIC. Se deben modelar las modificaciones topológicas y expansiones que se tienen consideradas para el sistema de transmisión y el parque generador del SIC. Este estudio considera la inclusión de los nuevos proyectos cuya fechas previstas de entrada en servicio sean anteriores a septiembre de 2015. La selección de los proyectos relevantes a incluir en este estudio se basa en la información publicada por el CDEC-SIC en el documento “Catastro de Nuevos Proyectos Informados al CDEC”, con fecha de publicación 1 de abril de 2015. La Tabla 4-4 muestra los proyectos de generación considerados en el acondicionamient5o de la base de datos. Fecha de entrada Mes Año Marzo 2015 Marzo 2015 Abril 2015 Junio 2015 Junio 2015 Junio 2015 Junio 2015 Julio 2015 Julio 2015 Julio 2015 Julio 2015 Julio 2015 Julio 2015 Agosto 2015 Septiembre 2015 Septiembre 2015 Catastro de Proyectos de Potencia [MW] Generación (Construcción) Río Picoiquén 19 El Pilar Los Amarillos 2.2 Lalackama E a II 16 Los Guindos 132 Papeles Cordillera S.A. 50 Conejo E a I 108 Luz del Norte E a I 36 La Montaña I 3 El Paso 60 Itata 20 Malalcahuello 9,2 Carilafquén 19,7 Luz del Norte E a II 38 Doña Carmen 70 CMPC Tissue 22 Chaka 40 Tabla 4-4: Proyectos de generación en construcción P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 16/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Por otro lado, se incluyen las modificaciones y/o expansiones al sistema de transmisión del SIC. La Tabla 4-5 incluye un detalle del plan de obras asociados a la expansión del sistema de transmisión. Fecha de entrada Catastro de Proyectos de Transmisión Capacidad (Construcción) Nominal [MVA] Mes Año Abril 2015 Subestación Seccionadora Lo Aguirre: Etapa I Agosto 2015 Segundo Autotransformador S/E Ancoa 750 Septiembre 2015 Línea Ancoa - Alto Jahuel 2x500kV: primer circuito 1400 Tabla 4-5: Proyectos de transmisión en construcción. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 17/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 5 ZONA DE INFLUENCIA En este capítulo se realiza una breve descripción de las principales características del SIC Norte y especialmente de la zona de interés. El SIC Norte tiene una estructura de red troncal, compuesta principalmente por líneas de transmisión de 2x220kV de aproximadamente 400MVA de capacidad, con excepción de los enlaces existentes al norte de la S/E Maitencillo. El detalle con las capacidades de las líneas de transmisión del SIC Norte se muestran en la Tabla 5-1. Capacidades de las líneas de transmisión de la Zona de Influencia Nombre Tipo Paposo - Diego de Almagro C1 Paposo - Diego de Almagro C2 Carrera Pinto - Diego de Almagro 220kV San Andrés - Carrera Pinto 220kV Cardones - San Andrés 220kV Maitencillo - Cardones C1 Maitencillo - Cardones C2 Maitencillo - Cardones C3 Punta Colorada - Maitencillo C1 Punta Colorada - Maitencillo C2 Pan de Azúcar - Punta Colorada C1 Pan de Azúcar - Punta Colorada C2 ACAR 1400MCM ACAR 1400MCM AASC 740.8MCM AASC 740.8MCM AASC 740.8MCM AASC 740.8MCM Gua FLINT 740.8MCM Gua FLINT 740.8MCM AAAC FLINT AAAC FLINT AAAC FLINT AAAC FLINT I [kA] S [MVA]* 0,748 0,748 0,518 0,518 0,518 0,518 0,762 0,762 0,518 0,518 0,518 0,518 285 285 197,4 197,4 197,4 197,4 290,4 290,4 197,4 197,4 197,4 197,4 *: Capacidad calculada en base a condiciones nominales, 220kV. Tabla 5-1: Capacidades de las líneas de transmisión del SIC Norte. Se destaca que el punto de congestión de la generación existente en la zona norte de la S/E Cardones corresponde a la línea de simple circuito 1x220kV Cardones – San Andrés, con una capacidad nominal de ~197MVA. Con respecto a la capacidad de generación del SIC Norte, se establece que el polo de generación más importante se encuentra en la S/E Maitencillo, donde se vinculan al sistema las cuatro unidades de la central CT Guacolda. Esta central tiene una capacidad de generación total de hasta 600MW (4x150MW) y permite abastecer gran parte de los consumos del sistema norte. Otro importante polo de generación corresponde a las unidades que se encuentran al norte de la S/E Cardones 220kV. Acá, se destaca la generación proveniente de la S/E Paposo (CT Taltal) con una capacidad de generación de hasta 240MW, y las grandes inyecciones de potencia por parte de las centrales ERNC. Se destaca que en esta zona, producto de los altos niveles de radiación solar, la principal fuente de generación ERNC corresponde a parques fotovoltaicos. Para la fecha de puesta en servicio del tendido del primer circuito de la nueva línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro la capacidad instalada de generación fotovoltaica es de ~739MVA. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 18/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Finalmente, considerando las congestiones existentes en la zona de interés, la entrada del primer circuito de la nueva línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro provee una redundancia de vínculo entre ambas subestaciones, lo que tiene como consecuencia un aumento en la capacidad exportadora de generación de las centrales conectadas al norte de la S/E Cardones. Así, se prevé que las restricciones operativas de las líneas de transmisión se dan en los tramos 2x220kV Maitencillo – Punta Colorada y 2x220kV Punta Colorada – Pan de Azúcar, las cuales están fuertemente ligadas al nivel de despacho de las unidades de la central CT Guacolda. En la Figura 5-1 se muestra un diagrama unilineal simplificado de la zona de influencia del proyecto en estudio. Figura 5-1: Diagrama unilineal simplificado de la zona de influencia P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 19/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 6 ESTUDIO DE FLUJO DE CARGA Este apartado tiene por objetivo estudiar mediante herramientas de comportamiento estático (flujos de carga), tanto la factibilidad técnica de la nueva línea de transmisión, como el impacto sobre el SIC de la incorporación de la misma, especialmente en la zona de influencia. El enfoque inicial del análisis de flujos de carga consiste en verificar el funcionamiento del SIC considerando esta nueva línea, ya sea en condiciones normales de operación (RED N), como ante condiciones de simple contingencia (RED N-1). Para esto se verifica que los valores de las tensiones de las barras y de la carga de los elementos que componen el SIC se encuentren dentro del rango de operación normal establecido por la NTSyCS. Para la realización de este estudio se desarrollan diversos escenarios, cuyas características obedecen a las especificaciones entregadas por la dirección de operación (DO) del CDEC-SIC a través de la carta D.O. N°0064/2015, la cual determina el estudio de, a lo menos, las siguientes características para los escenarios de operación: Nivel de demanda de los escenarios o Demanda alta día laboral – Septiembre 2015 o Demanda baja día domingo – Septiembre 2015 Casos específicos de despacho de generación o Caso 1: Central Guacolda en servicio (4 unidades) o Caso 2: Central Guacolda en servicio (4 unidades) y la unidad U1 de la central Taltal. Así, se confeccionan un total de 4 escenarios, cuyas características se especifican en la siguiente tabla: Demanda Escenario Disponibilidad de centrales Disponible () / Indisponible () U1 Baja Alta Baja Alta EE01 EE02 EE03 EE04 CT Guacolda U2 U3 U4 CT Taltal U1 U2 Tabla 6-1: Resumen de escenarios de operación P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 20/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 6.1 Escenarios de estudio En este apartado se resumen las principales características de los escenarios sobre los cuales, además de evaluar el impacto en condiciones normales de operación del SIC (RED N), se realizan distintas contingencias simples (RED N-1). Los escenarios deben representar condiciones factibles de operación del sistema, como también particularidades que resulten relevantes ante la interconexión de la nueva obra de transmisión. Por otro lado, como se mencionó con anterioridad, la operación del sistema norte del SIC se encuentra restringida por las capacidades de transmisión de las líneas 1x220kV Cardones – San Andrés, para las unidades conectadas al norte de la S/E Cardones 220kV (ERNC + CT Taltal); y por el doble circuito 2x220kV Maitencillo – Punta Colorada, para las unidades conectadas al norte de la S/E Punta Colorada 220kV (ERNC + CT Taltal + CT Guacolda). De esta manera, cada uno de los escenarios de operación presentados en la sección anterior, son elaborados teniendo como referencia un criterio específico de despacho de generación. El criterio a utilizar es el que resulte más conservador para la conexión de la nueva línea. Particularmente, se controlan, a través de la consigna de generación de cada unidad, las transferencias por las líneas que generan restricciones en la potencia despachada del sistema norte del SIC. Los criterios utilizados para determinan el despacho de las unidades generadoras son los siguientes: Máxima generación fotovoltaica posible. Si se presentan congestiones en las líneas de transmisión, la capacidad disponible de transporte se divide de manera igualitaria entre todas las unidades fotovoltaicas en servicio. En los casos en que la carta de operación de la DO del CDEC-SIC solicita un despacho forzado de la unidad U1 de la central térmica Taltal, se dará prioridad a la generación disponible por parte de esta central, y la capacidad remanente de la línea de transmisión que establece las limitaciones en la generación se dividirá de manera proporcional entre las unidades fotovoltaicas en servicio. Una vez determinada la generación por parte de las unidades ubicadas al norte de la S/E Cardones 220kV, se procede a determinar el despacho por parte de las unidades de la central Guacolda. La inyección de potencia por estas unidades se encuentra limitada por la capacidad de transmisión remanente de la línea 2x220kV Maitencillo – Punta Colorada. Gracias al ERAG/EDAG implementado en las líneas al norte de la S/E Maitencillo 220kV, la capacidad de transmisión por parte de estas líneas aumenta, logrando transferencias en régimen permanente cercanas a su capacidad nominal. De esta manera, se logra una utilización eficiente de la capacidad disponible del sistema de transmisión del SIC Norte. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 21/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Si bien se utilizan criterios simplificados de despacho hidrotérmico a mínimo costo para todo el SIC, estos criterios de despacho son específicos para el área bajo estudio y por lo tanto, el despacho del resto del SIC se mantendrá inalterado en estos escenarios. A continuación se presentan las características principales de cada uno de estos escenarios en condiciones de RED N, indicando el despacho de las centrales, la carga de los elementos cercanos al punto de conexión de la línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro, tendido del primer circuito, y las tensiones de las barras importantes cercanas a dicha línea. Se destaca que las tensiones en barras de la zona de influencia son registradas y mostradas en cada escenario de acuerdo a su respectiva tensión de servicio. Conforme a lo indicado en la NTSyCS, el rango de operación normal para las instalaciones del sistema de transmisión con tensión nominal igual o superior a 220kV e inferior a 500kV es 0.95pu < V < 1.05pu respecto a su tensión de servicio, la cual se define en el documento “Estudio de Tensiones de Servicio”, publicada en noviembre de 2013 por la dirección de operación del CDEC-SIC. Específicamente, las tensiones de servicio de las barras ubicadas en la zona de influencia se muestran en la Tabla 6-2. Barra de 220kV Tensión de servicio kV Paposo Diego de Almagro Carrera Pinto Cardones Maitencillo Guacolda Punta Colorada Pan de Azúcar Las Palmas Los Vilos Choapa Nogales 228 224 224 224 226 230 226 226 226 226 226 226 Rango de Operación Estado Normal Estado de Alerta 1.05pu 0.95pu 1.07pu 0.93pu kV kV kV kV 239,4 235,2 235,2 235,2 237,3 241,5 237,3 237,3 237,3 237,3 237,3 237,3 216,6 212,8 212,8 212,8 214,7 218,5 214,7 214,7 214,7 214,7 214,7 214,7 244 239,7 239,7 239,7 241,8 246,1 241,8 241,8 241,8 241,8 241,8 241,8 212 208,3 208,3 208,3 210,2 213,9 210,2 210,2 210,2 210,2 210,2 210,2 Tabla 6-2: Tensiones de servicio de la zona de influencia P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 22/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 6.2 Análisis en condiciones normales de operación (RED N) A continuación se verifica el estricto cumplimiento de los requerimientos estipulados en la NTSyCS para todos los escenarios de operación confeccionados para este estudio. Es decir, se verifica que la carga de los elementos no sea mayor a su capacidad normal de operación y que las tensiones en las barras se encuentren dentro de la banda de operación normal. En función de los escenarios desarrollados, se define un conjunto de barras y líneas de interés, las cuales determinan el área de influencia que se considera en el estudio. En las siguientes tablas, se resumen los resultados más significativos para los efectos de este estudio, incluyendo información global de los despachos de las unidades generadoras de interés, los niveles de transferencias de las líneas del sistema y de las tensiones en barras del SIC Norte. Así, en la Tabla 6-3 se muestran las principales características de los escenarios desarrollados proyectados a septiembre de 2015. Se puede verificar que, para CONDICIONES DE RED N, no existen violaciones en los niveles de carga de los elementos serie del sistema ni tensiones fuera del rango de operación normal estipulado por la NTSyCS para ninguno de los escenarios analizados en este estudio. Se destaca que el detalle de los flujos de carga en RED N de todos los escenarios puede ser consultado en el Anexo N°1 – Flujos de Carga. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 23/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Escenario Líneas de transmisión de interés Generación Nombre Fotovoltaica: 371MW (58%) E01 Térmica: 568MW (CT Guacolda) Fotovoltaica: 371MW (58%) E02 Térmica: 552MW (CT Guacolda) Fotovoltaica: 224MW (35%) E03 Térmica: 716MW (CT Guacolda+U1 CT Taltal) Fotovoltaica: 230MW (36%) E04 Térmica: 688MW (CT Guacolda+U1 CT Taltal) Tensiones en Barras S[MVA] Carga[%] Nombre V[pu] Cardones - San Andrés 123,3 59,6 Paposo 1,03 Cardones - Diego de Almagro 78,7 23,6 Diego de Almagro 1,03 Maitencillo - Punta Colorada C1 185,5 89,3 Cardones 1,02 Maitencillo - Punta Colorada C2 185,5 89,3 Maitencillo 1,03 Punta Colorada - Pan de Azúcar C1 179,2 89,0 Punta Colorada 0,99 Punta Colorada - Pan de Azúcar C2 179,2 89,0 Pan de Azúcar 0,97 Cardones - San Andrés 125,3 59,9 Paposo 1,04 Cardones - Diego de Almagro 81,1 24,1 Diego de Almagro 1,04 Maitencillo - Punta Colorada C1 182,5 87,0 Cardones 1,04 Maitencillo - Punta Colorada C2 182,5 87,0 Maitencillo 1,03 Punta Colorada - Pan de Azúcar C1 184,8 89,8 Punta Colorada 1,02 Punta Colorada - Pan de Azúcar C2 184,9 89,8 Pan de Azúcar 1,01 Cardones - San Andrés 112,1 54,2 Paposo 1,01 Cardones - Diego de Almagro 86,1 26,0 Diego de Almagro 1,02 Maitencillo - Punta Colorada C1 187,4 89,4 Cardones 1,03 Maitencillo - Punta Colorada C2 187,4 89,4 Maitencillo 1,03 Punta Colorada - Pan de Azúcar C1 182,4 88,4 Punta Colorada 1,02 Punta Colorada - Pan de Azúcar C2 182,4 88,4 Pan de Azúcar 1,01 Cardones - San Andrés 116,4 55,6 Paposo 1,03 Cardones - Diego de Almagro 88,8 26,4 Diego de Almagro 1,04 Maitencillo - Punta Colorada C1 180,7 86,1 Cardones 1,04 Maitencillo - Punta Colorada C2 180,7 86,1 Maitencillo 1,04 Punta Colorada - Pan de Azúcar C1 183,1 88,8 Punta Colorada 1,02 Punta Colorada - Pan de Azúcar C2 183,1 88,8 Pan de Azúcar 1,01 Tabla 6-3: Resumen de los resultados de los flujos de potencia para los escenarios en estudio P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 24/77 NTSyCS Cumple RED N Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice A modo ilustrativo, se presentarán a continuación el detalle del análisis en condiciones normales de operación de los siguientes escenarios de operación: 6.2.1 CT Guacolda en servicio_ Unidad U1 CT Taltal fuera de servicio_ demanda Baja Este caso de estudio permite estudiar el comportamiento estático del sistema en condiciones de RED N, considerando el máximo despacho posible por parte de las unidades fotovoltaicas y por las unidades de la central Guacolda. La potencia proveniente de los parques fotovoltaicos ubicados al norte de la S/E Cardones 220kV es evacuada directamente por las líneas 1x220kV Cardones – San Andrés y la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro hacia los distintos consumos situados en la zona norte del SIC. Así, los escenarios de operación se han elaborado considerando que el tramo más limitante es Cardones – San Andrés, el cual posee una capacidad de transmisión de ~197MVA a 25°C. Dado el criterio utilizado para desarrollar los escenarios de operación, se pueden identificar respuestas muy similares para un mismo caso de operación. No obstante, a fin de presentar el comportamiento del sistema en condiciones normales de operación, se mostrarán los resultados del flujo de carga del escenario E01. La Figura 6-1 muestra los resultados del flujo de potencia para este escenario. Acá, se puede observar que el máximo despacho posible por parte de las unidades fotovoltaicas es de un 58%, equivalentes a 371MW. Asimismo, el despacho de las unidades de la central Guacolda se encuentra restringido a 142MW. Bajo estas condiciones, las transferencias de potencia por el tramo Cardones – San Andrés son de ~124MVA, mientras que las transferencias por las líneas 2x220kV Maitencillo – Punta Colorada y 2x220kV Punta Colorada – Pan de Azúcar son de ~371MVA y ~359MVA, respectivamente. En la siguiente tabla se muestran los niveles de transferencias por las líneas de la zona de influencia, despachos de las unidades generadores de interés y las tensiones en barras cercanas a la nueva línea. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 25/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Escenario - E01 Generación - Zona de Influencia Fotovoltaica Térmica P[MW] [%] P[MW] 371 (58%) 4x142 (CT Guacolda) Transmisión Tensiones Elementos de interés Nombre S[MVA] Carga[%] Cumple RED N Barras Tensión de servicio V[pu] ¿NTSyCS? [kV] Nombre Cardones - Diego de Almagro 1x220kV 78,7 23,6 S/E Punta Colorada 226 0,99 Cardones - San Andrés 220kV 123,3 59,6 S/E Carrera Pinto 224 1,03 Carrera Pinto - Diego de Almagro 220 kV 57,7 27,8 S/E Diego de Almagro 224 1,03 Maitencillo - Cardones 220kV L1 18,9 9,2 S/E Paposo 228 1,03 Maitencillo - Cardones 220kV L2 18,0 5,2 S/E Cardones 224 1,02 Maitencillo - Cardones 220kV L3 18,0 5,2 S/E Maitencillo 226 1,03 Pan de Azúcar - Don Goyo 96,1 42,9 S/E Pan de Azúcar 226 0,97 Pan de Azúcar - Punta Colorada 220kV C1 179,2 89,0 S/E Nogales 226 0,99 Pan de Azúcar - Punta Colorada 220kV C2 179,2 89,0 S/E Los Vilos 226 0,99 Pan de Azúcar - Tap Don Goyo L1 95,5 42,7 S/E Las Palmas 226 0,99 Punta Colorada - Maitencillo 220kV C1 185,5 89,3 S/E San Andrés 224 1,03 89,3 Punta Colorada - Maitencillo 220kV C2 185,5 Tabla 6-4: Generación/Niveles de Carga/Tensiones de la zona de influencia de la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 26/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com PV DIEGO DE ALMAGRO 20,3 -2,8 0,4 -0,1 5,0 -0,7 5,0 -0,7 1,9 -0,3 PV JAVIERA 1,7 -0,2 4,6 -0,6 18,4 -2,6 PV CONEJO PV LALACKAMA PV LALACKAMA 2 62,6 -8,8 9,3 -1,3 31,9 -4,5 18,4 -2,6 S/E DIEGO DE ALMAGRO G ~ 39,45 13,32 27,39 23,29 1 G ~ 39,42 12,96 0 0 PV CHAKA PV SALVADOR 1 14 1 1 1,3 -0,2 14 1,7 -0,1 0 39,4 -5,5 CT TALTAL 0 27,31 23,21 23,2 -3,2 112,72 1,025 61,46 234,87 1,068 63,41 PV CHAÑARES DIgSILENT Ir al índice PV EL PILAR 56,08 27,06 66,26 22,14 42,80 14,30 S/E DIEGO DE ALMAGRO 231,02 1,050 60,59 S/E PAPOSO 57,70 27,84 78,71 23,64 0,3 0,3 PE TALTAL 54,22 27,84 0 S/E CARRERA PINTO PV SAN ANDRÉS 231,67 1,053 58,85 95,13 45,77 9,1 -1,3 9,1 -1,3 3,3 -0,5 7,4 -1,0 0,0 -0,1 94,07 45,77 230,43 1,047 56,99 20,9 -2,9 123,31 59,64 0,0 -0,1 22,0 -3,1 PV LLANO DE LLAMPOS PV LUZ DEL NORTE 20,8 -3,0 33,5 -4,8 122,35 59,64 75,54 23,64 S/E CARDONES 229,52 1,043 55,37 1,3 1,2 18,02 5,21 18,02 5,21 18,95 9,20 53,79 69,47 50,14 64,75 0 49,53 64,01 1 0 1 1 0 0 0 1 0 -119,3 49,31 64,75 1 SVS 52,90 69,47 1 120,59 0 48,75 64,01 S/E CARDONES 116,77 1,062 50,45 CT GUACOLDA ~ G ~ G ~ G 142,0 3,5 142,0 0,4 142,0 1,1 142,0 0,4 1 ~ G SVS 10,30 0 6 0 6 -10,1 1 0 1 137,91 40,40 130,43 38,21 137,91 40,40 9 1,56 5,21 1,56 5,21 1,65 9,20 0 130,43 38,21 0,2 0,6 42,80 43,87 47,80 49,74 44,50 49,74 42,76 47,80 S/E MAITENCILLO 114,32 1,039 52,05 231,70 1,053 55,32 185,54 89,26 185,54 89,26 179,07 89,26 179,07 89,26 S/E MAITENCILLO S/E PUNTA COLORADA 224,30 1,020 46,64 179,16 89,03 179,16 89,03 174,69 89,03 174,69 89,03 0 0 0 S/E PAN DE AZÚCAR S/E PAN DE AZÚCAR 220,28 1,001 39,41 -4,8 13,2 -4,8 13,2 9 9 96,08 42,90 95,53 42,65 78,15 34,90 109,32 0,994 35,49 1 39,69 46,00 38,20 53,52 38,47 53,524 39,40 46,00 0 0 5,33 -10,2 SVS 1 4,48 -9,4 SVS 4 0 1 0 Hacia S/E Las Pal m as 220kV Load Flow Balanced Nodes Branches Ul, Magnitude [kV] Apparent Power [MVA] u, Magnitude [p.u.] Loading [%] Static Generator Active Power [MW] Reactive Power [Mvar] Shunt/Filter Reactive Power [Mvar] Static Var System Reactive Power [Mvar] Synchronous Machine Active Power [MW] Reactive Power [Mvar] 2-Winding Transformer Reactive Power [Mvar] Loading [%] U, Angle [deg] Figura 6-1: Flujo de potencia en Zona de Influencia – Escenario E01 P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 27/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 6.2.2 CT Guacolda en servicio_ Unidad U1 CT Taltal en servicio_ demanda Alta Este caso de estudio permite estudiar el comportamiento estático del sistema en condiciones de RED N, considerando el máximo despacho por parte de la unidad U1 de la central Taltal, por parte de las unidades fotovoltaicas y por las unidades de la central Guacolda. Al igual que en el caso anterior, la totalidad de la generación proveniente de las unidades al norte de la S/E Cardones se transmite por las líneas 1x220kV Cardones – San Andrés y la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro hacia los distintos consumos situados en la zona norte del SIC. No obstante, en este caso, se dará prioridad a la generación proveniente de la unidad U1 de la central Taltal (120MW), limitando la generación fotovoltaica de la zona a la capacidad remanente resultante de estas líneas de transmisión. A continuación se mostrarán los resultados del flujo de carga del escenario E04. Así, en la Figura 6-2 se muestran los resultados del flujo de potencia para este escenario. Acá, se puede observar que el máximo despacho posible por parte de las unidades fotovoltaicas se reduce en comparación con el caso anterior a un 36%, equivalentes a 230MW. Asimismo, el despacho de las unidades de la central Guacolda se encuentra restringido a 142MW. Bajo estas condiciones, las transferencias de potencia por el tramo Cardones – San Andrés son de ~117MVA, mientras que las transferencias por las líneas 2x220kV Maitencillo – Punta Colorada y 2x220kV Punta Colorada – Pan de Azúcar son de ~361MVA y ~366MVA, respectivamente. En la siguiente tabla se muestran los niveles de transferencias por las líneas de la zona de influencia, despachos de las unidades generadores de interés y las tensiones en barras cercanas a la nueva línea. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 28/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Escenario - E04 Generación Fotovoltaica Térmica P[MW] [%] P[MW] 230 (36%) 4x142 + 120 (CT Guacolda + U1 CT Taltal) Transmisión Tensiones Elementos de interés Barras Nombre S[MVA] Carga[%] Cumple RED N Nombre Tensión de V[pu] ¿NTSyCS? servicio [kV] Cardones - Diego de Almagro 1x220kV 88,8 26,4 S/E Punta Colorada 226 1,02 Cardones - San Andrés 220kV 116,4 55,6 S/E Carrera Pinto 224 1,05 Carrera Pinto - Diego de Almagro 220 kV 79,2 37,8 S/E Diego de Almagro 224 1,04 Maitencillo - Cardones 220kV L1 15,8 7,6 S/E Paposo 228 1,03 Maitencillo - Cardones 220kV L2 15,1 4,3 S/E Cardones 224 1,04 Maitencillo - Cardones 220kV L3 15,1 4,3 S/E Maitencillo 226 1,04 Pan de Azúcar - Don Goyo 98,4 42,5 S/E Pan de Azúcar 226 1,01 Pan de Azúcar - Punta Colorada 220kV C1 183,1 88,8 S/E Nogales 226 0,98 Pan de Azúcar - Punta Colorada 220kV C2 183,1 88,8 S/E Los Vilos 226 0,99 Pan de Azúcar - Tap Don Goyo L1 98,0 42,3 S/E Las Palmas 226 1,00 Punta Colorada - Maitencillo 220kV C1 180,7 86,1 S/E San Andrés 224 1,04 Punta Colorada - Maitencillo 220kV C2 180,7 86,1 Tabla 6-5: Generación/Niveles de Carga/Tensiones de la zona de influencia de la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 29/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com 0,2 -0,0 3,1 -0,4 3,1 -0,4 1,2 -0,2 1,1 -0,2 2,9 -0,4 11,4 -1,6 PV CONEJO PV LALACKAMA PV LALACKAMA 2 38,9 -5,5 5,8 -0,8 19,8 -2,8 11,4 -1,6 S/E DIEGO DE ALMAGRO 36,79 12,05 18,78 15,66 1 G ~ 85,39 27,97 0 0 PV CHAKA PV SALVADOR 1 14 1 1 0,8 -0,1 14 1,0 -0,7 0 24,5 -3,5 CT TALTAL 0 18,76 15,64 14,4 -2,1 114,93 1,045 50,47 G ~ 12,6 -1,8 PV JAVIERA 120,0 -9,6 PV DIEGO DE ALMAGRO 235,63 1,071 57,47 PV CHAÑARES DIgSILENT Ir al índice PV EL PILAR 38,18 18,23 102,24 33,81 82,12 27,16 S/E DIEGO DE ALMAGRO 233,41 1,061 51,10 S/E PAPOSO 79,22 37,83 88,84 26,41 3,2 3,0 PE TALTAL 75,75 37,83 0 S/E CARRERA PINTO PV SAN ANDRÉS 234,37 1,065 48,74 99,46 47,30 5,6 -0,8 5,6 -0,8 2,1 -0,3 4,6 -0,7 0,0 -18,8 98,18 47,30 233,45 1,061 46,83 13,0 -1,8 116,42 55,58 0,0 -18,8 13,7 -1,9 PV LLANO DE LLAMPOS PV LUZ DEL NORTE 12,9 -1,8 20,7 -3,0 115,47 55,58 84,82 26,41 S/E CARDONES 232,74 1,058 45,34 4,5 4,3 15,06 4,29 15,06 4,29 15,79 7,56 55,24 71,90 51,48 67,01 0 50,86 66,24 3 0 3 3 0 0 0 1 0 -121,7 50,83 67,01 1 SVS 54,54 71,90 1 126,15 0 50,24 66,24 S/E CARDONES 116,30 1,057 40,43 CT GUACOLDA ~ G ~ G ~ G 142,0 -5,5 142,0 -6,4 142,0 -6,8 142,0 -6,4 1 ~ G SVS 15,07 0 3 0 3 -10,0 1 0 1 139,03 40,39 131,51 38,21 139,03 40,39 9 4,36 4,29 4,36 4,29 4,42 7,56 0 131,51 38,21 5,1 13,2 52,72 53,90 56,46 58,59 54,31 58,59 52,33 56,46 S/E MAITENCILLO 118,42 1,077 41,24 234,07 1,064 45,28 180,74 86,06 180,74 86,06 175,47 86,06 175,47 86,06 S/E MAITENCILLO S/E PUNTA COLORADA 229,82 1,045 36,97 183,15 88,82 183,15 88,82 179,30 88,82 179,30 88,82 0 0 0 S/E PAN DE AZÚCAR S/E PAN DE AZÚCAR 227,87 1,036 29,93 7,4 19,7 7,4 19,7 9 9 98,35 42,45 97,96 42,28 73,91 31,92 116,81 1,062 26,75 1 39,89 42,80 33,44 43,84 34,05 43,840 39,17 42,80 0 0 17,52 -10,2 SVS 1 16,67 -9,4 SVS 0 0 1 0 Hacia S/E Las Pal m as 220kV Load Flow Balanced Nodes Branches Ul, Magnitude [kV] Apparent Power [MVA] u, Magnitude [p.u.] Loading [%] Static Generator Active Power [MW] Reactive Power [Mvar] Shunt/Filter Reactive Power [Mvar] Static Var System Reactive Power [Mvar] Synchronous Machine Active Power [MW] Reactive Power [Mvar] 2-Winding Transformer Reactive Power [Mvar] Loading [%] U, Angle [deg] Figura 6-2: Flujo de potencia en Zona de Influencia – Escenario E04 P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 30/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 6.3 Análisis ante la ocurrencia de una contingencia simple (RED N-1) En este apartado se analiza la respuesta de los escenarios de operación planteados frente a la ocurrencia no simultánea de las siguientes contingencias simples, de acuerdo a lo estipulado en la carta de la DO N°0064/2015 por parte de la dirección de operación del CDEC-SIC: 1. Salida de servicio de la nueva línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro, tendido del primer circuito. 2. Salida de servicio de la línea 1x220kV Diego de Almagro – Carrera Pinto. 3. Salida de servicio de la de línea 1x220kV Cardones – San Andrés. 4. Salida de servicio de los transformadores 220/110kV de la S/E Diego de Almagro. 5. Salida de servicio de una unidad de la central Taltal (solo en el caso que esta unidad se encuentre en servicio). En la Figura 6-3, se muestra un diagrama unilineal simplificado de la zona de influencia con las contingencias establecidas previamente. A continuación, en la Tabla 6-6 y en la Tabla 6-7 se muestran los principales resultados obtenidos ante estas contingencias para todos los escenarios de estudio. Se evidencia que, para ninguno de los escenarios planteados, no se registran sobrecargas en los elementos cercanos a la obra “2x220kV Cardones – Diego de Almagro, tendido del primer circuito”, ni tampoco tensiones en barra fuera del rango de condición normal estipulado por la NTSyCS, para todas las contingencias definidas anteriormente. Se destaca que el detalle de los flujos de carga en RED N-1 de todos los escenarios puede ser consultado en el Anexo N°1 – Flujos de Carga. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 31/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Figura 6-3: Esquematico simplificado con las contingencias a estudiar P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 32/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Líneas de transmisión de interés Escenario Contingencia Cardones - San Andrés Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Línea 1x220kV Diego de Almagro - Carrera Pinto Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Línea 1x220kV Cardones - San Andrés Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Transformadores 220/110kV de S/E Diego de Almagro Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Línea 1x220kV Cardones - Diego de Almagro Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Línea 1x220kV Diego de Almagro - Carrera Pinto Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Línea 1x220kV Cardones - San Andrés Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Transformadores 220/110kV de S/E Diego de Almagro Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Línea 1x220kV Cardones - Diego de Almagro E01 E02 Nombre Tensiones en Barras S[MVA] Carga[%] 199,1 0,0 183,8 70,8 131,8 185,2 0,0 200,6 182,8 109,0 63,9 173,2 201,8 0,0 180,4 70,8 136,0 186,5 0,0 204,4 184,2 109,2 64,3 173,3 96,9 0,0 88,5 34,4 39,8 89,1 0,0 60,4 88,0 52,5 19,0 83,1 97,2 0,0 86,2 34,0 40,7 89,0 0,0 61,1 88,0 51,9 19,1 82,4 Nombre V[pu] Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo 1,03 1,02 1,02 1,03 1,02 1,03 1,03 1,02 1,02 1,04 1,03 1,03 1,04 1,03 1,03 1,03 1,04 1,03 1,02 1,04 1,00 1,06 1,04 1,04 Tabla 6-6: Resumen de resultados de los flujos de potencia ante la ocurrencia de una contingencia simple para los escenarios E01 y E02 P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 33/77 NTSyCS Cumple RED N-1 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Líneas de transmisión de interés Escenario Contingencia Cardones - San Andrés Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Línea 1x220kV Diego de Almagro - Carrera Pinto Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Línea 1x220kV Cardones - San Andrés Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Transformadores 220/110kV de S/E Diego de Almagro Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Unidad U1 de la central Taltal Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Línea 1x220kV Cardones - Diego de Almagro Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Línea 1x220kV Diego de Almagro - Carrera Pinto Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Línea 1x220kV Cardones - San Andrés Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Transformadores 220/110kV de S/E Diego de Almagro Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Cardones - San Andrés Unidad U1 de la central Taltal Cardones - Diego de Almagro Maitencillo - Punta Colorada C1/C2 Línea 1x220kV Cardones - Diego de Almagro E03 E04 Nombre Tensiones en Barras S[MVA] Carga[%] 197,8 0,0 185,4 44,5 155,2 186,6 0,0 195,7 185,2 125,4 97,9 199,1 51,8 29,2 135,5 201,5 0,0 178,7 45,7 162,0 179,9 0,0 204,0 178,5 126,9 98,2 189,9 57,1 31,3 129,2 96,9 0,0 88,6 21,5 47,2 89,0 0,0 59,4 88,5 60,5 29,4 95,2 25,0 8,8 64,3 96,8 0,0 85,2 21,9 48,4 85,7 0,0 60,8 85,1 60,5 29,0 90,5 27,2 9,3 61,2 Nombre V[pu] Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo Diego de Almagro Cardones Maitencillo 1,02 1,02 1,03 1,02 1,03 1,03 1,02 1,02 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,04 1,04 1,03 1,03 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 1,03 1,05 1,04 1,03 1,05 1,04 1,04 Tabla 6-7: Resumen de resultados de los flujos de potencia ante la ocurrencia de una contingencia simple para los escenarios E03 y E04 P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 34/77 NTSyCS Cumple RED N-1 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice A continuación, se analiza el efecto de cada una de las contingencias estudiadas. 6.3.1 Salida de servicio del tendido del primer circuito de la nueva línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro Se analiza el efecto que produce sobre el SIC Norte la pérdida de la nueva línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro, tendido del primer circuito. La salida de esta línea es de especial interés, puesto que se pierde la redundancia de vínculo entre las SS/EE Diego de Almagro y Cardones. La salida de servicio del nuevo circuito provoca que la totalidad de la generación proveniente de la S/E Diego de Almagro 220kV, se transmita hacia la S/E Cardones 220kV por la línea 1x220kV Cardones – San Andrés, siendo este el elemento limitante en la distribución de los flujos de potencia post-contingencia. A pesar de esto, se verifica que, para todos los escenarios de operación, el nivel de carga por la línea limitante permanece bajo su capacidad en operación normal. Considerando que, el criterio para desarrollar los escenarios de operación fue maximizar la generación fotovoltaica de los parques fotovoltaicos ubicados en la zona norte de la S/E Cardones 220kV, se pueden identificar respuestas post-contingencias muy similares en la mayoría de los escenarios. De esta manera, a modo de ilustrar el efecto de la pérdida de la nueva línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro, tendido del primer circuito, se utiliza como caso testigo el escenario E02. Como se mencionó con anterioridad, la desvinculación de la nueva línea origina un aumento en el nivel de carga por las líneas que vinculan a las SS/EE Diego de Almagro y Cardones, particularmente, en la línea 1x220kV Cardones – San Andrés. En este caso, el nivel de carga experimentado por esta línea es de ~202MVA, equivalentes al 97% de su capacidad nominal a 25°C. Estas condiciones indican que cualquier generación adicional de las unidades fotovoltaicas o térmicas ubicadas al norte de la S/E Cardones causaría sobrecargas en la línea limitante. En la Figura 6-4 se muestran los flujos de potencia, pre y post-contingencia, por la zona de influencia para esta condición. Así, finalmente se concluye que con los niveles de demanda previstos, se puede operar con el 58% de generación fotovoltaica instalada o, en el caso que la unidad U1 de la central Taltal se encuentre en servicio y a máxima generación (120MW), el 36% de generación fotovoltaica. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 35/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com PV JAVIERA PV CONEJO 0,4 -0,1 5,0 -0,7 5,0 -0,7 1,9 -0,3 1,7 -0,2 4,6 -0,7 18,4 -2,6 18,4 -2,6 62,6 -8,9 PV LALACKAMA 2 9,3 -1,3 31,9 -4,5 S/E DIEGO DE ALMAGRO 39,49 13,22 27,85 23,44 PV CHAKA PV SALVADOR PV EL PILAR 1 1 1 0 0 14 1 39,45 12,85 1,3 -0,2 14 1,7 -0,7 0 39,4 -5,6 56,96 27,24 66,24 21,94 43,11 14,28 S/E DIEGO DE ALMAGRO 233,10 1,060 53,28 CT TALTAL 0 27,76 23,37 23,2 -3,3 113,86 1,035 54,24 G ~ 20,3 -2,9 PV LALACKAMA G ~ PV DIEGO DE ALMAGRO 237,01 1,077 56,04 PV CHAÑARES DIgSILENT Ir al índice S/E PAPOSO 60,65 29,00 81,12 24,15 8,4 8,0 PE TALTAL 56,74 29,00 0 S/E CARRERA PINTO 234,08 1,064 51,50 PV SAN ANDRÉS 97,14 46,25 9,1 -1,3 9,1 -1,3 3,3 -0,5 7,4 -1,1 0,0 -20,6 95,95 46,25 233,05 1,059 49,63 20,9 -3,0 125,33 59,94 0,0 -20,6 22,0 -3,1 PV LLANO DE LLAMPOS PV LUZ DEL NORTE 20,8 -3,0 33,5 -4,8 124,33 59,94 77,30 24,15 S/E CARDONES 232,29 1,056 48,02 4,3 4,0 17,74 5,07 17,74 5,07 18,71 8,98 55,60 72,50 51,81 67,57 0 51,18 66,79 RED N 3 0 3 3 0 0 0 1 0 -121,3 51,16 67,57 1 SVS 54,90 72,50 1 125,51 0 50,57 66,79 S/E CARDONES 116,10 1,055 43,06 PV JAVIERA 5,0 -0,7 5,0 -0,7 1,9 -0,3 1,7 -0,2 4,6 -0,7 18,4 -2,6 18,4 -2,6 PV LALACKAMA 62,6 -8,9 PV LALACKAMA 2 9,3 -1,3 31,9 -4,5 S/E DIEGO DE ALMAGRO 39,49 13,27 27,90 23,57 7,09 8,98 PV CHAKA PV SALVADOR PV EL PILAR 1 1 1 0 0 14 1 39,45 12,89 27,81 6,86 23,49 6,86 5,07 5,07 1,3 -0,2 57,08 27,39 66,26 22,01 42,98 14,28 S/E DIEGO DE ALMAGRO 232,34 1,056 57,74 137,79 66,10 CT TALTAL 0 1,7 -0,7 14 39,4 -5,6 0 23,2 -3,3 113,46 1,031 58,71 G ~ 0,4 -0,1 G ~ PV CONEJO 20,3 -2,9 236,21 1,074 60,53 PV DIEGO DE ALMAGRO DIgSILENT CT GUACOLDA PV CHAÑARES S/E PAPOSO 0,00 0,00 ~76MVA -3,1 3,0 PE TALTAL 135,08 66,10 0 S/E CARRERA PINTO 232,54 1,057 53,50 PV SAN ANDRÉS 175,45 84,09 9,1 -1,3 9,1 -1,3 3,3 -0,5 231,67 1,053 50,06 7,4 -1,1 ~77MVA 0,0 -16,3 173,55 84,09 20,9 -3,0 203,20 97,76 0,0 -16,3 22,0 -3,1 PV LLANO DE LLAMPOS PV LUZ DEL NORTE 20,8 -3,0 33,5 -4,8 ~78MVA 201,97 97,76 0,00 0,00 S/E CARDONES 231,36 1,052 47,40 -16,8 15,9 19,51 5,60 19,51 5,60 20,59 9,92 55,46 72,61 51,69 67,67 0 51,06 66,89 3 0 3 3 0 0 109,92 SVS -127,0 51,03 67,67 1 1 1 0 0 0 54,76 72,61 RED N-1 50,45 66,89 S/E CARDONES 115,64 1,051 42,42 CT GUACOLDA Figura 6-4: Flujos de potencia en RED N (arriba) y ante la ocurrencia de una contingencia simple (abajo) – EE02 No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B 5,16 5,16 5,35 36/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 6.3.2 Salida de servicio de la línea 1x220kV Diego de Almagro – Carrera Pinto Con respecto a la operación del sistema para condiciones de contingencia simple, se realiza la apertura de ambos extremos de la línea 1x220kV Diego de Almagro – Carrera Pinto. La salida de servicio de la línea 1x220kV Diego de Almagro – Carrera Pinto deshace el enmallamiento que se genera con la conexión de la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro entre estas subestaciones. De esta manera, la topología en el estado post-contingencia revela que la generación proveniente por los parques fotovoltaicos San Andrés y Luz del Norte (e a I y II) se transmite hacia la S/E Cardones 220kV por medio del tramo 1x220kV Cardones – San Andrés, mientras que la generación proveniente de los parques fotovoltaicos Chaka, El Pilar, Javiera, Diego de Almagro, Lalackama, Conejo, Salvador y Chañares, junto con la unidad U1 de la central Taltal fluyen por la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro. Si bien, la redistribución de los flujos post-contingencia genera un aumento significativo en el nivel de carga por la línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro, esté aumento es perfectamente tolerado por la capacidad de transmisión remanente de esta línea. En efecto, tal como se puede apreciar en el escenario E03, los flujos post-contingencia por la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro son de ~152MVA, equivalentes a un ~47% de la capacidad nominal a 25°C. En la Figura 6-5, se muestran los flujos de potencia, para el estado pre y post-contingencia, por los elementos del sistema de la zona de influencia. Finalmente, la operación del sistema considerando la desconexión de la línea 1x220kV Diego de Almagro – Carrera Pinto, provee una respuesta post-contingencia satisfactoria, sin provocar sobrecargas ni tensiones fuera del rango establecido por la NTSyCS en el sistema. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 37/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com PV JAVIERA 3,0 -0,4 3,0 -0,4 1,2 -0,2 1,0 -0,1 2,8 -0,4 11,1 -1,6 11,1 -1,6 PV LALACKAMA 37,8 -5,4 PV LALACKAMA 2 5,6 -0,8 19,2 -2,7 S/E DIEGO DE ALMAGRO 37,77 12,62 1 85,11 28,45 0,8 -0,1 PV CHAKA PV SALVADOR PV EL PILAR 1 1 0 0 14 1 1,0 0,1 14 23,8 -3,4 0 14,0 -2,0 20,99 17,82 42,71 20,74 101,68 34,20 81,20 27,31 S/E DIEGO DE ALMAGRO 229,50 1,043 59,45 CT TALTAL 0 20,96 17,80 112,87 1,026 58,61 G ~ 0,2 -0,0 G ~ PV CONEJO 12,2 -1,7 120,0 -12,4 PV DIEGO DE ALMAGRO 230,93 1,050 66,02 PV CHAÑARES DIgSILENT Ir al índice S/E PAPOSO 77,17 37,48 86,07 26,02 4,0 3,8 PE TALTAL 73,37 37,48 0 S/E CARRERA PINTO 231,05 1,050 57,10 PV SAN ANDRÉS 95,65 46,14 5,5 -0,8 5,5 -0,8 2,0 -0,3 4,5 -0,6 0,0 -1,9 94,25 46,14 230,53 1,048 55,21 12,6 -1,8 112,07 54,18 0,0 -1,9 13,3 -1,9 PV LLANO DE LLAMPOS PV LUZ DEL NORTE 12,6 -1,8 20,2 -2,9 111,10 54,18 81,35 26,02 S/E CARDONES 230,07 1,046 53,73 3,9 3,8 23,32 6,73 23,32 6,73 24,56 11,90 53,11 68,42 49,50 63,78 0 48,91 63,05 RED N 1 0 1 1 0 0 0 0 1 -119,0 48,70 63,78 1 SVS 0 52,25 68,42 1 122,97 48,15 63,05 S/E CARDONES DIgSILENT 117,10 1,065 48,90 CT GUACOLDA PV JAVIERA 3,0 -0,4 3,0 -0,4 1,2 -0,2 1,0 -0,1 2,8 -0,4 11,1 -1,6 11,1 -1,6 PV LALACKAMA 37,8 -5,4 PV LALACKAMA 2 5,6 -0,8 19,2 -2,7 S/E DIEGO DE ALMAGRO PV CHAKA PV SALVADOR PV EL PILAR 37,45 12,57 1 1 1 0 0 14 1 84,67 28,41 0,8 -0,1 42,88 20,96 101,18 34,25 81,30 27,52 S/E DIEGO DE ALMAGRO 228,02 1,036 64,05 CT TALTAL 0 1,0 0,2 21,06 18,00 10,91 11,90 14 23,8 -3,4 21,04 17,98 10,07 6,73 0 14,0 -2,0 10,07 6,73 112,10 1,019 63,21 G ~ 0,2 -0,0 G ~ PV CONEJO 12,2 -1,7 120,0 -8,7 PV DIEGO DE ALMAGRO 230,01 1,046 70,68 PV CHAÑARES S/E PAPOSO 0,00 0,00 155,24 47,25 -18,5 17,9 PE TALTAL 0,00 0,00 0 S/E CARRERA PINTO 232,66 1,058 54,39 PV SAN ANDRÉS 26,39 13,94 5,5 -0,8 5,5 -0,8 2,0 -0,3 231,32 1,051 53,96 4,5 -0,6 0,0 9,8 28,93 13,94 12,6 -1,8 43,51 21,53 0,0 9,8 13,3 -1,9 PV LLANO DE LLAMPOS PV LUZ DEL NORTE 12,6 -1,8 20,2 -2,9 44,46 21,53 ~66MVA ~70MVA 151,17 47,25 S/E CARDONES 230,18 1,046 53,45 6,3 6,0 23,27 6,71 23,27 6,71 24,51 11,87 53,09 68,37 49,49 63,72 0 48,89 63,00 1 0 1 1 0 0 124,65 SVS -118,4 48,69 63,72 1 1 1 0 0 0 52,23 68,37 RED N-1 48,13 63,00 S/E CARDONES 117,15 1,065 48,62 CT GUACOLDA Figura 6-5: Flujos de potencia en RED N (arriba) y ante la ocurrencia de una contingencia simple (abajo) – EE03 No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B 10,51 10,51 11,38 38/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 6.3.3 Salida de servicio de la línea 1x220kV Cardones – San Andrés Se analiza el efecto que produce sobre el SIC Norte la pérdida de la línea 1x220kV Cardones – San Andrés. La salida de esta línea produce que la totalidad de la generación fotovoltaica y térmica (central Taltal + grupos diésel) transite por la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro. Esta contingencia es un poco más exigente que la anterior, puesto que la potencia proveniente de las unidades de los parques fotovoltaicos San Andrés y Luz del norte (etapa I y II) también se transmiten hacia la S/E Cardones 220kV por el nuevo tramo Cardones – Diego de Almagro. Tal como se vio anteriormente, la desconexión del tramo Cardones – San Andrés 220kV genera una redistribución en la potencia generada por las unidades fotovoltaicas y térmicas ubicadas al norte de la S/E Cardones 220kV, de forma tal que las transferencias por la nueva obra 1x220kV Cardones – Diego de Almagro aumentan significativamente (120MVA). No obstante, el incremento de la potencia transferida por este vínculo es perfectamente tolerado por la capacidad de transmisión remanente de esta línea. Justamente, en el escenario E02, se puede observar que las transferencias post-contingencia por esta línea son de ~200MVA, equivalentes al 61% de su capacidad nominal a 25°C. Por otro lado, se destaca la inversión en los flujos de potencia por las líneas 1x220kV Carrera Pinto – San Andrés y 1x220kV Diego de Almagro – Carrera Pinto, las cuales cambian su sentido de Norte Sur a Sur Norte. La variación de la potencia transferida por estas líneas corresponde a ~126MVA y ~132MVA, respectivamente. A modo ilustrativo, en la Figura 6-6, se muestran los flujos de potencia, para el estado pre y post-contingencia, por los elementos del sistema para este caso. Finalmente se destaca que esta contingencia no genera sobrecargas ni condiciones limites en las líneas de transmisión del SIC Norte. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 39/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com PV JAVIERA PV CONEJO 0,4 -0,1 5,0 -0,7 5,0 -0,7 1,9 -0,3 1,7 -0,2 4,6 -0,7 18,4 -2,6 18,4 -2,6 PV LALACKAMA 62,6 -8,9 PV LALACKAMA 2 9,3 -1,3 31,9 -4,5 S/E DIEGO DE ALMAGRO 39,49 13,22 1 39,45 12,85 1,3 -0,2 PV CHAKA PV SALVADOR PV EL PILAR 1 1 0 0 14 1 1,7 -0,7 14 39,4 -5,6 0 23,2 -3,3 27,85 23,44 56,96 27,24 66,24 21,94 43,11 14,28 S/E DIEGO DE ALMAGRO 233,10 1,060 53,28 CT TALTAL 0 27,76 23,37 113,86 1,035 54,24 G ~ 20,3 -2,9 G ~ PV DIEGO DE ALMAGRO 237,01 1,077 56,04 PV CHAÑARES DIgSILENT Ir al índice S/E PAPOSO 60,65 29,00 81,12 24,15 8,4 8,0 PE TALTAL 56,74 29,00 0 S/E CARRERA PINTO 234,08 1,064 51,50 PV SAN ANDRÉS 97,14 46,25 9,1 -1,3 9,1 -1,3 3,3 -0,5 7,4 -1,1 0,0 -20,6 95,95 46,25 233,05 1,059 49,63 20,9 -3,0 125,33 59,94 0,0 -20,6 22,0 -3,1 PV LLANO DE LLAMPOS PV LUZ DEL NORTE 20,8 -3,0 33,5 -4,8 124,33 59,94 77,30 24,15 S/E CARDONES 232,29 1,056 48,02 4,3 4,0 17,74 5,07 17,74 5,07 18,71 8,98 55,60 72,50 51,81 67,57 0 RED N 51,18 66,79 3 0 3 3 0 0 0 1 0 -121,3 51,16 67,57 1 SVS 54,90 72,50 1 125,51 0 50,57 66,79 S/E CARDONES PV JAVIERA PV CONEJO 0,4 -0,1 5,0 -0,7 5,0 -0,7 1,9 -0,3 1,7 -0,2 4,6 -0,7 18,4 -2,6 18,4 -2,6 62,6 -8,9 PV LALACKAMA 2 9,3 -1,3 31,9 -4,5 S/E DIEGO DE ALMAGRO 39,45 12,90 7,09 8,98 39,49 13,27 27,91 23,59 6,86 5,07 PV CHAKA PV SALVADOR PV EL PILAR 1 1 0 0 14 1 6,86 5,07 1 1,3 -0,2 14 1,7 -0,7 0 39,4 -5,6 57,10 27,41 66,26 22,02 42,96 14,28 S/E DIEGO DE ALMAGRO 232,23 1,056 60,71 S/E PAPOSO 71,23 34,19 204,45 61,09 70,94 34,19 del flujo de potencia 0 S/E CARRERA PINTO 235,37 1,070 62,74 PV SAN ANDRÉS 28,62 14,06 9,1 -1,3 3,3 -0,5 235,58 1,071 63,30 -4,7 4,5 PE TALTAL Inversión del sentido 9,1 -1,3 CT TALTAL 0 27,82 23,51 23,2 -3,3 113,40 1,031 61,67 G ~ 20,3 -2,9 PV LALACKAMA G ~ PV DIEGO DE ALMAGRO 236,10 1,073 63,49 CT GUACOLDA PV CHAÑARES DIgSILENT 116,10 1,055 43,06 7,4 -1,1 0,0 -15,6 29,72 14,06 20,9 -3,0 0,00 0,00 0,0 -15,6 22,0 -3,1 PV LLANO DE LLAMPOS ~123MVA PV LUZ DEL NORTE 20,8 -3,0 33,5 -4,8 0,00 0,00 199,65 61,09 S/E CARDONES 231,38 1,052 47,00 -16,4 15,6 19,26 5,52 19,26 5,52 20,31 9,79 55,42 72,55 51,65 67,62 0 51,02 66,84 3 0 3 3 0 0 110,21 SVS -126,9 51,00 67,62 1 1 1 0 0 0 54,72 72,55 RED N-1 50,41 66,84 S/E CARDONES 115,64 1,051 42,03 Figura 6-6: Flujos de potencia en RED N (arriba) y ante la ocurrencia de una contingencia simple (abajo) – EE02 CT GUACOLDA No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B 4,49 5,52 4,49 5,52 4,63 9,79 40/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 6.3.4 Salida de servicio de los transformadores 220/110kV de la S/E Diego de Almagro Con respecto a la operación del SIC Norte para condiciones de contingencia simple, se realiza la desconexión de los transformadores 220/110kV de la S/E Diego de Almagro. Teniendo en cuenta la topología de la conexión del sistema de 220kV con el de 110kV de la S/E Diego de Almagro, se evidencia que la salida de servicio de estos transformadores provoca la desconexión de todo el sistema de 110kV de Diego de Almagro. En consecuencia, el sistema de transmisión del SIC Norte observaría una pérdida de ~244MW de generación fotovoltaica instalada, 20MVAr de compensación reactiva (bancos de capacitores) y de ~112MVA y ~115MVA de consumo, respectivamente para los escenarios de demanda alta y baja. Particularmente, para los escenarios de operación E01 y E02 (CT Taltal fuera de servicio), se genera un déficit de ~27MW y ~31MW generación, considerando un despacho fotovoltaico del 58% y 36%, respectivamente para estos escenarios. Dada la pérdida de ~27MW (E01) de inyección de potencia activa por parte del sistema 110kV hacia el sistema de transmisión, se logra descongestionar la capacidad de transmisión en el tramo Cardones – San Andrés. De este modo, esta línea operaría de manera satisfactoria ante la ocurrencia de la contingencia simple, llegando a un nivel de carga post-contingencia de ~108MVA (equivalentes a un 59% de su capacidad nominal). Se destaca el aporte que realiza el SVC+ de la S/E Diego de Almagro a la mantención de las tensiones del sistema. En condiciones post-contingencia el SVC+ se encuentra absorbiendo ~34MVAr con el fin de controlar el aumento de la tensión en la S/E Diego de Almagro 220kV, producto de la pérdida de la compensación reactiva de los PV y el consecuente aumento de tensión. En la Figura 6-7, se muestran los flujos de potencia, para el estado pre y post-contingencia, por los elementos del sistema en la zona de influencia, en el escenario E01. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 41/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com PV JAVIERA PV CONEJO 0,4 -0,1 5,0 -0,7 5,0 -0,7 1,9 -0,3 1,7 -0,2 4,6 -0,6 18,4 -2,6 18,4 -2,6 PV LALACKAMA 62,6 -8,8 PV LALACKAMA 2 9,3 -1,3 31,9 -4,5 S/E DIEGO DE ALMAGRO 39,45 13,32 27,39 23,29 PV CHAKA PV SALVADOR PV EL PILAR 1 1 1 0 0 14 1 39,42 12,96 1,3 -0,2 14 1,7 -0,1 0 39,4 -5,5 56,08 27,06 66,26 22,14 42,80 14,30 S/E DIEGO DE ALMAGRO 231,02 1,050 60,59 CT TALTAL 0 27,31 23,21 23,2 -3,2 112,72 1,025 61,46 G ~ 20,3 -2,8 G ~ PV DIEGO DE ALMAGRO 234,87 1,068 63,41 PV CHAÑARES DIgSILENT Ir al índice S/E PAPOSO 57,70 27,84 78,71 23,64 0,3 0,3 PE TALTAL 54,22 27,84 0 S/E CARRERA PINTO 231,67 1,053 58,85 PV SAN ANDRÉS 95,13 45,77 9,1 -1,3 9,1 -1,3 3,3 -0,5 7,4 -1,0 0,0 -0,1 94,07 45,77 230,43 1,047 56,99 20,9 -2,9 123,31 59,64 0,0 -0,1 22,0 -3,1 PV LLANO DE LLAMPOS PV LUZ DEL NORTE 20,8 -3,0 33,5 -4,8 122,35 59,64 75,54 23,64 S/E CARDONES 229,52 1,043 55,37 1,3 1,2 18,02 5,21 18,02 5,21 18,95 9,20 53,79 69,47 50,14 64,75 0 49,53 64,01 RED N 1 0 1 1 0 0 0 0 1 -119,3 49,31 64,75 1 SVS 0 52,90 69,47 1 120,59 48,75 64,01 S/E CARDONES 116,77 1,062 50,45 PV JAVIERA 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 PV LALACKAMA 62,6 -8,8 PV LALACKAMA 2 9,3 -1,3 31,9 -4,5 S/E DIEGO DE ALMAGRO 39,45 13,20 0,00 0,00 1,65 9,20 PV CHAKA PV SALVADOR PV EL PILAR 1 1 1 0 0 14 1 39,42 12,83 0,00 1,56 0,001,56 5,21 5,21 0,0 0,0 0,00 0,00 66,21 21,91 43,20 14,29 S/E DIEGO DE ALMAGRO 233,26 1,060 54,97 CT TALTAL 0 0,0 0,0 14 0,0 0,0 0 0,0 0,0 0,00 0,000 0,00 G ~ 0,0 0,0 G ~ PV CONEJO 0,0 0,0 237,21 1,078 57,72 PV DIEGO DE ALMAGRO DIgSILENT CT GUACOLDA PV CHAÑARES S/E PAPOSO 41,41 19,79 63,87 19,00 34,3 32,3 ~30MVA PE TALTAL 38,80 19,79 0 S/E CARRERA PINTO 233,21 1,060 53,74 PV SAN ANDRÉS 80,81 38,73 9,1 -1,3 9,1 -1,3 3,3 -0,5 231,44 1,052 52,21 7,4 -1,0 0,0 -15,2 80,42 38,73 20,9 -2,9 108,97 52,48 0,0 -15,2 22,0 -3,1 PV LLANO DE LLAMPOS PV LUZ DEL NORTE 20,8 -3,0 33,5 -4,8 108,28 52,48 ~12MVA ~14MVA 63,02 19,00 S/E CARDONES 230,13 1,046 50,81 15,3 14,6 18,40 5,31 18,40 5,31 19,33 9,36 53,39 68,76 49,76 64,09 0 49,16 63,36 1 0 1 1 0 0 130,52 SVS -115,5 48,92 64,09 1 1 1 0 0 0 52,49 68,76 RED N-1 48,36 63,36 S/E CARDONES 117,05 1,064 45,96 CT GUACOLDA Figura 6-7: Flujos de potencia en RED N (arriba) y ante la ocurrencia de una contingencia simple (abajo) – EE01 No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B 10,11 10,11 10,82 42/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 6.3.5 Salida de servicio de la unidad U1 de la central Taltal Se analiza el efecto que produce sobre el SIC Norte la pérdida de la unidad U1 de la central Taltal. La salida de esta unidad provoca la pérdida de 120MW de generación en el sistema. La salida de servicio de la unidad U1 de la central Taltal, junto con generar una redistribución de los flujos de potencia por las líneas de transmisión del SIC Norte, provoca una disminución en la inercia total del sistema. Adicionalmente, la pérdida de esta unidad incidiría en el aporte de potencia activa en el control primario de frecuencia, afectando principalmente la máxima excursión de la frecuencia del sistema. No obstante, estos últimos puntos serán analizados en detalle a través del comportamiento dinámico del sistema, el cual se muestra en el Capítulo 7 – Estudio de Estabilidad Transitoria. Si bien la pérdida de 120MW de generación por parte de la unidad U1 de la central Taltal hacia el sistema de transmisión, descongestiona las líneas de transmisión del sistema norte del SIC, específicamente la del tramo Cardones – San Andrés; los circuitos de la línea 3x220kV Cardones – Maitencillo aumentan sus transferencias de potencia. No obstante, esté aumento es perfectamente tolerado por la capacidad de transmisión remanente de esta línea. En la Tabla 6-8, se muestran en detalle las variaciones del nivel de carga, para los escenarios E03 y E04 (unidad U1 de la central Taltal en servicio), de las líneas del sistema de transmisión. Así, finalmente, se evidencia que la desconexión intempestiva de esta unidad no sobrecargaría las líneas de la zona de directa influencia, obteniéndose transferencias, en el peor de los casos, inferiores al ~27% de la capacidad nominal de la línea a 25°C. Escenario E03 E04 Nombre Elemento serie Pre-Contingencia Post-Contingencia Redistribución de los Flujos [P%, aumento: disminución: ] P[MW] P[MW] Paposo - Diego de Almagro C1 98,1 39,3 60,0 Paposo - Diego de Almagro C2 81,1 22,3 72,5 Diego de Almagro - Carrera Pinto 69,3 9,4 86,5 Cardones - Diego de Almagro 82,3 24,8 69,9 Cardones - San Andrés 110,3 51,7 53,1 Cardones - Maitencillo C1 -10,6 -48,2 78,1 Maitencillo - Punta Colorada 186,1 132,9 28,6 Punta Colorada - Pan de Azúcar 179,3 129,4 27,8 Paposo - Diego de Almagro C1 99,2 40,4 59,3 Paposo - Diego de Almagro C2 81,8 23,0 71,9 Diego de Almagro - Carrera Pinto 73,2 13,1 82,1 Cardones - Diego de Almagro 86,2 28,6 66,8 Cardones - San Andrés 115,4 56,7 50,8 -0,5 -38,0 98,7 Maitencillo - Punta Colorada 179,9 127,2 29,3 Punta Colorada - Pan de Azúcar 181,1 131,5 27,4 Cardones - Maitencillo C1 Tabla 6-8: Variación del flujo de potencia ante la pérdida de la unidad U1 de la central Taltal. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 43/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 7 ESTUDIO DE ESTABILIDAD TRANSITORIA En este capítulo se analiza el desempeño dinámico del sistema tomando en cuenta el tendido del primer circuito de la nueva línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro 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 incluyen fallas bifásicas a tierra con la posterior desvinculación de líneas, y desconexiones intempestivas de unidades generadoras y de transformadores de poder. Específicamente, se simulan contingencias en concordancia con las fallas requeridas por la DO del CDEC-SIC estipuladas en la carta N°0064/2015: 1. Desconexión intempestiva de una unidad de la central Taltal (sólo si en el escenario la unidad U1 está en servicio), 2. Desconexión intempestiva de los transformadores 220/110kV de la S/E Diego de Almagro, 3. Falla de severidad tipo 4 al 1% y al 99% en la línea 1x220kV Carrera Pinto – Diego de Almagro, 4. Falla de severidad tipo 4 al 1% y al 99% en la línea Cardones – San Andrés 220kV, 5. Falla de severidad tipo 4 al 1% y al 99% en la línea Cardones – Diego de Almagro 220kV. 7.1 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. La estabilidad en régimen transitorio del SIC se evalúa sobre la base de los siguientes parámetros: Excursión del ángulo del rotor en primera oscilación. Estabilidad angular no oscilatoria, Amortiguamiento de las oscilaciones. Estabilidad angular oscilatoria, Recuperación de la frecuencia. Estabilidad de frecuencia, Recuperación y control de la tensión. Estabilidad de tensión P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 44/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Cuando se verifiquen simultáneamente los cuatro criterios de desempeño, se podrá concluir que el SIC resulta estable para la falla analizada. 7.1.1 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 SIC y se considera un ángulo de 120° como máximo ángulo de carga admitido para máquinas vinculadas al sistema de transmisión. Se verifica que la tensión en los nodos del SIC no descienda por debajo de 0,7pu ni permanezca más de 1 segundo por debajo de 0,8pu luego del despeje de la falla. 7.1.2 Estabilidad angular oscilatoria Factor de amortiguamiento relativo (ξ) aplicado a los modos de oscilación: Escenario crítico (red N): ξ ≥ 0,1pu, 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 7.1.3 Estabilidad de frecuencia Se verifica que en el caso de una contingencia simple, la frecuencia mínima admitida en instalaciones del sistema de transmisión troncal de tensión igual o superior a 200kV sea igual o mayor a 48,3Hz, aceptándose en instalaciones del sistema de subtransmisión o sistemas de 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 5 segundos iniciada la falla y que ingrese en un entorno (50±1) Hz dentro de los 90 segundos de iniciada la falla, (Art. 3-10 NTSyCS). 7.1.4 Estabilidad de 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: ± 5% para nodos de 500kV ± 7% para nodos de 220kV P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 45/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice ± 10% para nodos de 154kV/110kV 7.2 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 que emergen de la observación de las evoluciones temporales y flujos post-falla. El estudio de las contingencias se ha realizado para todos los escenarios de operación indicados en el Capítulo 6, sin embargo, en esta sección se presentarán los escenarios que presenten las evoluciones temporales dinámicas más exigentes para el sistema. Las respuestas dinámicas para cada una de las contingencias estudiadas y para todos los escenarios de operación se pueden observar en detalle en el Anexo N°2 – Simulaciones Dinámicas. 7.2.1 Desconexión intempestiva de la unidad U1 de la central Taltal La simulación de esta contingencia en el sistema de transmisión posee la siguiente secuencia de eventos: t = 0seg Inicio de la simulación t = 1seg Desconexión intempestiva de la unidad U1 de la central Taltal (120MW) t = 20seg Fin de la simulación Se demuestra que el sistema es capaz de sobrellevar la desvinculación de la unidad U1 de la central térmica Taltal despachada a máxima generación (120MW), y que esta contingencia no tiene un impacto significativo sobre la capacidad de regulación de tensión de las barras del sistema, ni en las transferencias de potencia por las líneas de la zona de influencia. Con el objetivo de presentar el análisis dinámico de la ocurrencia de esta contingencia, se selecciona el escenario E03. Escenario de demanda baja, que considera las cuatro unidades de la central Guacolda en servicio, junto con la unidad U1 de la central Taltal (despachada a máxima generación). La Figura 7-1 muestra la evolución de las tensiones del sistema, y los ángulos rotóricos de las máquinas síncronas de la zona de influencia. Acá, se puede observar que las oscilaciones angulares se encuentran contenidas y debidamente amortiguadas. Asimismo, la recuperación de las tensiones es satisfactoria, estableciéndose en el estado post-contingencia dentro del rango de operación admitido por la NTSyCS para condiciones de operación en estado de alerta. En la Figura 7-2 se muestra la evolución temporal de la frecuencia del sistema, junto con el aporte a la regulación primaria de frecuencia de las unidades provistas para este fin. Si bien, en P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 46/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice este escenario hay un gran porcentaje de generación fotovoltaica en la zona norte de la S/E Cardones, la recuperación de la frecuencia es rápida y admisible. En efecto, la recuperación de la frecuencia se encuentra en concordancia con la respuesta dinámica de las unidades generadoras que participan en el CPF, ayudando a recuperar la frecuencia del sistema entorno a su valor 125,0 120° DIgSILENT nominal. Para verificar esto, se registra la potencia de salida de las máquinas (Turbine power). Guacolda U1 54.634 deg 75,00 25,00 -25,00 -75,00 -120° -125,0 0,001 3,001 6,001 9,001 12,00 [s] 15,00 1,100 1.07pu 1.05pu 1,018 0,936 0.95pu 0.93pu 0,854 0.8pu 0,772 0.7pu 0,690 0,001 3,001 6,001 9,001 12,00 [s] 15,00 Figura 7-1: (Arriba) ángulos rotóricos de las máquinas sincronas del SIC Norte; (abajo) tensiones. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 47/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com DIgSILENT Ir al índice 51,20 51Hz 50,72 50,24 19.8 s 49.858 p.u. 49,76 6.8 s 49.767 p.u. 49,28 49Hz 48,80 0,001 4,001 Guacolda U1: Frecuencia [Hz] 8,001 12,00 16,00 [s] 20,00 1,000 Antuco U1 0,800 Ralco U2 0,600 0,400 Ralco U1 0,200 Pangue U1 0,000 0,001 4,001 8,001 12,00 16,00 [s] 20,00 Figura 7-2: (Arriba) Frecuencia del sistema; (abajo) Potencia de la turbina. A continuación, en la Tabla 7-1 se resumen las principales características de este escenario, junto con los parámetros que permiten verificar los requerimientos de desempeño dinámico definidos por la NTSyCS. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 48/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice E03 Escenario Guacolda U1 (54,6°) Máxima Excursión Angular [°] 1 Mínima Tensión Transitoria V[pu] mínima 49.7Hz 20seg 49.9Hz Frecuencia Cumplimiento NTSyCS Tabla 7-1: Resumen de resultados dinámicos 7.2.2 Desconexión intempestiva de los transformadores 220/110kV de la S/E Diego de Almagro La simulación de esta contingencia en el sistema de transmisión posee la siguiente secuencia de eventos: t = 0seg Inicio de la simulación t = 1seg Desconexión intempestiva de los transformadores de 220/110kV de la S/E Diego de Almagro t = 20seg Fin de la simulación Esta contingencia provoca la salida de servicio de los transformadores de 220/110kV de la S/E Diego de Almagro. Considerando que el sistema de subtransmisión de 110kV ubicado al norte de la S/E Diego de Almagro se vincula al sistema de transmisión únicamente por los transformadores de poder 220/110kV, la desconexión intempestiva de estos transformadores genera la pérdida de toda la generación proveniente de los parques fotovoltaicos Chaka, Diego de Almagro, Salvador, Salvador RTS, Javiera, El Pilar y Chañares, junto con el banco de capacitores de 20MVAr y los consumos residenciales e industriales de la zona. Así, en el escenario E01, el desbalance de generación/demanda que se origina por esta contingencia equivale a ~27MW, la cual debe ser inyectada por las máquinas sincrónicas que se encuentren en servicio y asociadas al control primario de frecuencia del SIC. A continuación, en la Tabla 7-2 se resumen las características más relevantes de este escenario, y se verifican los parámetros de desempeño dinámico. E01 Escenario Máxima Excursión Angular [°] Mínima Tensión Transitoria V[pu] Guacolda U1 (55,8°) 0.98 mínima 49.9Hz 20seg 50Hz Frecuencia Cumplimiento NTSyCS Tabla 7-2: Resumen de resultados dinámicos P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 49/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice En la Figura 7-3 se muestra la respuesta temporal de la frecuencia del sistema. Acá, se evidencia que el transitorio de subfrecuencia es limitado, siendo la mínima excursión de ~49.9Hz. En la Figura 7-4 se muestra que la desconexión intempestiva de los transformadores de 220/110kV de la S/E Diego de Almagro no afecta la capacidad de regulación de tensión del SIC 51Hz 51,00 DIgSILENT Norte. La oscilación angular de las unidades restantes es contenida y amortiguada. 50,60 19.52 s 49.96 p.u. 50,20 49,80 5.20 s 49.94 p.u. 49,40 49,00 0,001 49Hz 4,001 Guacolda U1: Frecuencia [Hz] 8,001 12,00 16,00 [s] 20,00 Figura 7-3: Frecuencia del sistema P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 50/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com 125,0 120° DIgSILENT Ir al índice Guacolda U1 55.81 deg 75,00 25,00 -25,00 -75,00 -120° -125,0 0,001 4,001 8,001 12,00 16,00 [s] 20,00 1,100 1.07pu 1.05pu 1,018 0,936 0.95pu 0.93pu 0,854 0.8pu 0,772 0.7pu 0,690 0,001 4,001 8,001 12,00 16,00 [s] 20,00 Figura 7-4: (Arriba) ángulos rotóricos de las máquinas sincronas del SIC Norte; (abajo) tensiones en barra. Finalmente, la evolución de la frecuencia, en respuesta a la desconexión intempestiva de los transformadores de poder 220/110kV de la S/E Diego de Almagro, es admisible y cumple con las especificaciones establecidas por la NTSyCS. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 51/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 7.2.3 F2FT en la línea 1x220kV Carrera Pinto – Diego de Almagro La simulación de esta contingencia en el sistema de transmisión posee la siguiente secuencia de eventos: t = 0seg Inicio de la simulación t = 1seg Implantación de la falla t = 1,12seg Despeje de la falla y apertura del elemento en sus puntos de conexión t = 20seg Fin de la simulación Se simula una falla bifásica franca con contacto a tierra en la línea 1x220kV Carrera Pinto – Diego de Almagro. La simulación considera la ocurrencia de la falla en uno de los extremos de las SS/EE Carrera Pinto o Diego de Almagro, al 1% y al 99% de la longitud de la línea, y la posterior desconexión de la línea que vincula ambas subestaciones. La desconexión de la línea 1x220kV Carrera Pinto – Diego de Almagro provoca que la totalidad de la generación proveniente de los parques fotovoltaicos Chaka, El Pilar, Javiera, Diego de Almagro, Lalackama, Conejo, Salvador y Chañares, junto con la unidad U1 de la central Taltal se transmitan hacia la S/E Cardones por la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro. Así, esta nueva línea debe ser capaz de transferir todo este excedente de potencia. Para poder ilustrar las problemáticas que involucran la ocurrencia de esta contingencia, se analiza la respuesta dinámica del sistema en el escenario testigo E04, puesto que es él que posee una respuesta transitoria más exigente para el SIC Norte. La Figura 7-5 muestra la evolución temporal de las tensiones de la zona de influencia y de los ángulos rotóricos de las máquinas sincrónicas del SIC Norte. Se puede observar que la recuperación de las tensiones por sobre el umbral de los 0.7pu ocurre inmediatamente después del despeje de la falla (tiempo V>0.7pu = 1.13seg). La máxima excursión angular se presenta en la unidad U1 de la central Taltal y es de 73° con respecto a la máquina de referencia. Asimismo, se destaca que las oscilaciones angulares se encuentran contenidas y debidamente amortiguadas. Si bien, en primera instancia pudiesen observarse grandes oscilaciones de potencia, esto se debe a la redistribución de los flujos de potencia y no debido a problemas de amortiguamiento. Luego del segundo periodo, las oscilaciones de potencia por la línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro tienen un adecuado nivel de amortiguamiento, ξ=19%. El nivel de carga por esta línea se estabiliza en ~162MVA, equivalentes a un 49% de su capacidad nominal a 25°C. En la Figura 7-6 se muestran los niveles de carga por las líneas de la zona de influencia. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 52/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com DIgSILENT Ir al índice 1,100 1.07pu 1.05pu 1,018 0,936 0.95pu S/E Paposo 0.97 p.u. 0.93pu 0,854 0.8pu 0,772 0.7pu 0,690 0,001 2,001 4,001 6,001 8,000 [s] 10,00 125,0 120° Taltal U1 72.92 deg 75,00 25,00 -25,00 -75,00 -120° -125,0 0,001 2,001 4,001 6,001 8,000 [s] 10,00 Figura 7-5: (Arriba) tensiones en barra; (abajo) ángulos rotóricos de las máquinas sincronas del SIC Norte. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 53/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com DIgSILENT Ir al índice 120,0 Nivel de Carga 100% 96,00 72,00 0.06 s 56.44 % 3.07 s 50.42 % 9.90 s 48.53 % 4.72 s 49.09 % 48,00 ~72MVA ~73MVA 24,00 0.11 s 26.86 % 0,000 0,001 9.79 s 21.70 % 2,001 4,001 6,001 Cardones - Diego de Almagro 1x220kV: Max. Loading in % Cardones - San Andrés 220kV: Max. Loading in % Carrera Pinto - Diego de Almagro 220 kV: Max. Loading in % 8,000 [s] 10,00 Figura 7-6: Nivel de carga por las líneas ubicadas al norte de la S/E Cardones. Finalmente, en la Tabla 7-3 se muestran los parámetros que verifican el cumplimiento de los estándares de la NTSyCS. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 54/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Escenario E04 Máxima Excursión Angular [°] Mínima Tensión Transitoria V[pu] Taltal U1 (72.9°) 0.97 1x220kV Cardones – Diego de Almagro 162 (49%) 50 19% Nivel de Carga [MVA/%] Frecuencia [Hz] 20 segundos Factor de Amortiguamiento [ξ] Cumplimiento NTSyCS Tabla 7-3: Resumen de resultados dinámicos 7.2.4 F2FT en la línea 1x220kV Cardones – San Andrés La simulación de esta contingencia en el sistema de transmisión posee la siguiente secuencia de eventos: t = 0seg Inicio de la simulación t = 1seg Implantación de la falla t = 1,12seg Despeje de la falla y apertura del elemento en sus puntos de conexión t = 20seg Fin de la simulación Se analiza el efecto dinámico que produce sobre el SIC Norte la pérdida de la línea 1x220kV Cardones – San Andrés, producto de un cortocircuito bifásico con contacto a tierra en uno de los extremos de la línea. La falla de esta línea es aún más crítica que la contingencia anterior, puesto que la desconexión de esta línea, genera un único vínculo entre las SS/EE Cardones y Diego de Almagro, el cual se establece por medio de la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro. De esta manera, la totalidad de la generación despachada por las unidades fotovoltaicas y térmicas se transmite hacia el sistema de transmisión troncal por este circuito. El escenario que posee una respuesta dinámica más exigente corresponde a aquel que maximiza las transferencias de potencia por la línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro. De este modo, se selecciona como caso testigo el escenario E03, el cual es de demanda baja, considera las cuatro unidades de la central Guacolda en servicio y la unidad U1 de la central Taltal despachada a máxima generación (120MW). La Figura 7-7 muestra la evolución de las tensiones y los ángulos de interés. En este caso se observan oscilaciones angulares en la unidad de la central Taltal como oscilaciones en la tensión de las SS/EE Punta Colorada y Pan de Azúcar. Si bien estas oscilaciones destacan, estas se encuentran amortiguadas. El control de tensión local, predominante por parte del SVC+ logra estabilizar la tensión de la S/E Diego de Almagro en 1.03pu de la tensión de servicio. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 55/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice La Figura 7-8 muestra el aporte de potencia reactiva del SVC+. Durante la ocurrencia del cortocircuito, se puede observar la inyección de ~95MVAr de potencia reactiva por parte del SVC+ para el control de tensión. En el estado post-contingencia, el SVC+ queda aportando ~8MVAr. Por otro lado, las oscilaciones de potencia producto del cortocircuito tienen un adecuado nivel de amortiguamiento, ξ=11.8%. A su vez, se puede observar que las transferencias postcontingencia por la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro aumentan considerablemente (~111MW), sin embargo, estas transferencias se estabilizan en valores permisibles, menores al 100% de la capacidad permanente de la línea (ver Figura 7-9). Nótese la inversión en el sentido del flujo de potencia por la línea 1x220kV Carrera Pinto – Diego de Almagro. Al igual que en el caso anterior, el comportamiento de las oscilaciones de potencia durante los primeros instantes en que se produce el despeje de la falla y la posterior desconexión de la línea 1x220kV Cardones – San Andrés, se debe a una redistribución de los flujos provenientes de los parques fotovoltaicos de la zona y la unidad U1 de la central Taltal, y no a una falta de amortiguamiento en las respectivas oscilaciones de potencia. Finalmente, en la Tabla 7-4 se muestran los parámetros que verifican el cumplimiento de los estándares de la NTSyCS. Escenario Máxima Excursión Angular [°] Mínima Tensión Transitoria V[pu] Nivel de Carga [MVA/%] Frecuencia [Hz] 20 segundos Factor de Amortiguamiento [ξ] Cumplimiento NTSyCS E03 Taltal U1 (72.9°) 0.97 1x220kV Cardones – Diego de Almagro 195 (59%) 50 11.8% Tabla 7-4: Resumen de resultados dinámicos P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 56/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com DIgSILENT Ir al índice 1,100 1.07pu 1.05pu 1,018 S/E Diego de Almagro 1.03 p.u. 0,936 0.95pu 0.93pu S/E Pan de Azúcar 0.97 p.u. 0,854 0.8pu 0,772 0.7pu 0,690 0,001 2,401 4,801 7,201 9,600 [s] 12,00 125,0 120° Taltal U1 89.96 deg 75,00 25,00 -25,00 -75,00 -120° -125,0 0,001 2,401 4,801 7,201 9,600 [s] 12,00 Figura 7-7: (Arriba) tensiones en barra; (abajo) ángulos rotóricos de las máquinas sincronicas del SIC Norte. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 57/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com DIgSILENT Ir al índice 125,0 Durante la ocurrencia del cortocircuito 95.50 Mvar 88,00 51,00 Estado post-contingencia 8.32 Mvar 14,00 -23,00 -60,00 0,001 2,401 4,801 7,201 SVC Plus 220/13.9kV_100MVA: Total Reactive Power/LV-Side in Mvar 9,600 [s] 12,00 Figura 7-8: Aporte de potencia reactiva del SVC P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 58/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com DIgSILENT Ir al índice 250,0 9.54 s 193.94 MW 188,0 0.21 s 82.45 MW ~111MW 3.64 s 167.43 MW 126,0 2.26 s 137.46 MW ~111MW Inversión del flujo de potencia 64,00 0.17 s 69.22 MW 2,000 9.45 s -42.24 MW -60,00 0,001 2,401 4,801 7,201 Cardones - Diego de Almagro 1x220kV: Total Active Power/Terminal i in MW Cardones - San Andrés 220kV: Total Active Power/Terminal i in MW Carrera Pinto - Diego de Almagro 220 kV: Total Active Power/Terminal i in MW 9,600 [s] 12,00 Figura 7-9: Transferencias de potencias por las líneas de la zona de influencia P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 59/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 7.2.5 F2FT en la línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro La simulación de esta contingencia en el sistema de transmisión posee la siguiente secuencia de eventos: t = 0seg Inicio de la simulación t = 1seg Implantación de la falla t = 1,12seg Despeje de la falla y apertura del elemento en sus puntos de conexión t = 20seg Fin de la simulación Se analiza el efecto dinámico que produce sobre el SIC Norte la pérdida de la línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro, producto de un cortocircuito bifásico con contacto a tierra en uno de los extremos de la línea, con la posterior desconexión de la misma. Esta contingencia es de especial interés para los efectos de este estudio. En particular, la falla en la nueva línea desencadena la desconexión del vínculo que une directamente a la S/E Cardones con la S/E Diego de Almagro. En consecuencia, la capacidad de transmisión nominal de esta zona se reduce a ~197MVA, puesto que el tramo que limita las transferencias Norte Sur es Cardones – San Andrés. Para poder ilustrar las problemáticas que involucran la ocurrencia de esta contingencia, se analiza la respuesta dinámica del sistema en el escenario testigo E03, puesto que es él que posee una respuesta transitoria más exigente para el SIC Norte. La contingencia produce leves subtensiones por back-swing rotórico en las barras del sistema, particularmente, en las de las SS/EE Pan de Azúcar y Punta Colorada en donde alcanzan una subtensión transitoria de 0.97pu. A su vez, la máxima excursión angular se presenta en la unidad U1 de la central Taltal, alcanzando un ángulo con respecto a la máquina de referencia de 87°, el cual se amortigua satisfactoriamente. Ambas condiciones se consideran aceptables en cuanto al desempeño transitorio del sistema. (Ver Figura 7-10) La Figura 7-11 muestra la evolución de la potencia transferida por las líneas de transmisión del SIC Norte, comprobándose que al término de la simulación estos circuitos no presentan sobrecargas. Se puede observar que la re-distribución de los flujos de potencia producto de la salida de servicio de la nueva línea, aumenta las transferencias en ~81MVA por cada uno de los tramos 1x220kV San Andrés – Carrera Pinto y 1x220kV Cardones – San Andrés. A su vez, se puede observar que las oscilaciones de potencia se amortiguan de forma satisfactoria, ξ=16%. Estas condiciones evidencian la necesidad de realizar un despacho reducido de la generación de las P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 60/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice unidades fotovoltaicas ubicadas al norte de la S/E Cardones, puesto que la generación de un MW DIgSILENT adicional causaría sobrecargas en la línea 1x220kV Cardones – San Andrés. 1,100 1.07pu 1.05pu 1,018 0,936 0.95pu 0.93pu S/E Pan de Azúcar 0.97 p.u. 0,854 0.8pu 0,772 0.7pu 0,690 0,001 3,001 6,001 9,001 12,00 15,00 [s] 125,0 120° CT Taltal U1 86.94 deg 75,00 25,00 -25,00 -75,00 -120° -125,0 0,001 3,001 6,001 9,001 12,00 15,00 [s] Figura 7-10: (Arriba) tensiones en barra; (abajo) ángulos rotóricos de las máquinas sincronicas del SIC Norte. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 61/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com DIgSILENT Ir al índice 120,0 3.63 s 80.59 % 5.31 s 89.00 % 13.66 s 93.74 % Nivel de Carga 100% 96,00 72,00 13.77 s 76.94 % 48,00 24,00 0,000 0,001 3,001 6,001 9,001 Cardones - Diego de Almagro 1x220kV: Max. Loading in % Cardones - San Andrés 220kV: Max. Loading in % Carrera Pinto - Diego de Almagro 220 kV: Max. Loading in % 12,00 [s] 15,00 120,0 13.94 s 88.74 % Nivel de Carga 100% 96,00 72,00 13.94 s 87.69 % 48,00 13.91 s 12.75 % 24,00 13.91 s 7.20 % 0,000 0,001 3,001 6,001 9,001 Punta Colorada - Maitencillo 220kV C1: Max. Loading in % Punta Colorada - Maitencillo 220kV C2: Max. Loading in % Pan de Azúcar - Punta Colorada 220kV C1: Max. Loading in % Pan de Azúcar - Punta Colorada 220kV C2: Max. Loading in % Maitencillo - Cardones 220kV L1: Max. Loading in % Maitencillo - Cardones 220kV L2: Max. Loading in % Maitencillo - Cardones 220kV L3: Max. Loading in % 12,00 [s] 15,00 Figura 7-11: Nivel de carga por las líneas del sistema de transmisión del SIC Norte. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 62/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Finalmente, en la Tabla 7-5 se muestra un resumen con las características más relevantes que permiten verificar las condiciones exigidas por la NTSyCS. Escenario Máxima Excursión Angular [°] Mínima Tensión Transitoria V[pu] Nivel de Carga [MVA/%] Frecuencia [Hz] 20 segundos Factor de Amortiguamiento [ξ] Cumplimiento NTSyCS E03 Taltal U1 (87°) 0.97 1x220kV Cardones – San Andrés 193 (94%) 50 16% Tabla 7-5: Resumen de resultados dinámicos P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 63/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 8 ANÁLISIS COMPLEMENTARIO Los análisis realizados en los capítulos anteriores permiten evaluar el comportamiento estático y dinámico del sistema ante flujos de potencia en sentido NorteSur (excedente de generación al norte de la S/E Cardones). En este capítulo se realiza un análisis complementario sobre una condición de operación específica (flujos de potencia en sentido SurNorte), la cual resulta de interés para asegurar la factibilidad de conexión del tendido del primer circuito de la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro. 8.1 Flujo de carga - Escenario adicional En este apartado se desarrollará un nuevo escenario de operación, el cual permitirá estudiar el comportamiento estático del sistema en condiciones de demanda baja para septiembre 2015, sin considerar el aporte de la generación ERNC instalada al norte de la S/E Maitencillo 220kV y despachando las cuatro unidades de la central Guacolda a máxima generación. Así, el objetivo de este escenario es analizar el impacto de la incorporación de la línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro en condiciones de transferencias de potencia en el sentido SurNorte (déficit de generación al norte de la S/E Cardones). En la Figura 8-1 se muestran los flujos de potencia para el escenario analizado, mientras que en la Tabla 8-1 se resumen los principales resultados para los elementos de la zona de directa influencia. A partir de la Figura 8-1, se observa que al estar todas las unidades ERNC al norte de la S/E Maitencillo 220kV indisponibles, las transferencias de potencia en el SIC Norte son en sentido MaitencilloCardonesCarrera PintoDiego de Almagro. En vista a lo anterior, la línea 3x220kV Maitencillo – Cardones es la que presenta las mayores transferencias de potencia (~366MVA) y opera con un nivel de carga de ~61% y ~34%, respectivamente para los circuitos C1 y C2-C3 de dicha línea. Se destaca que las diferencias en los niveles de carga de estos circuitos se deben a características propias del conductor (ver Tabla 5-1). Finalmente, a partir de los resultados obtenidos se verifica que no se encuentran sobrecargas ni condiciones límites en ninguno de los elementos del sistema de transmisión. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 64/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Escenario Adicional - E05 Generación Transmisión Fotovoltaica Térmica P[MW] [%] P[MW] 0 (0%) Tensiones Elementos de interés Nombre S[MVA] Carga[%] Cumple RED N Nombre Barras Tensión de servicio V[pu] ¿NTSyCS? [kV] Cardones - Diego de Almagro 1x220kV 63,1 19,3 S/E Punta Colorada 226 1,01 Cardones - San Andrés 220kV 69,1 34,0 S/E Carrera Pinto 224 1,02 Carrera Pinto - Diego de Almagro 220 kV 60,4 29,4 S/E Diego de Almagro 224 1,02 Maitencillo - Cardones 220kV L1 127,1 61,3 S/E Paposo 228 1,03 Maitencillo - Cardones 220kV L2 119,2 34,2 S/E Cardones 224 1,01 Maitencillo - Cardones 220kV L3 4x142 (CT Guacolda) Pan de Azúcar - Don Goyo 119,2 34,2 S/E Maitencillo 226 1,02 88,9 38,8 S/E Pan de Azúcar 226 0,99 Pan de Azúcar - Punta Colorada 220kV C1 33,6 16,7 S/E Nogales 226 1,00 Pan de Azúcar - Punta Colorada 220kV C2 33,6 16,7 S/E Los Vilos 226 1,00 Pan de Azúcar - Tap Don Goyo L1 89,0 38,8 S/E Las Palmas 226 1,00 Punta Colorada - Maitencillo 220kV C1 23,6 11,5 Tap San Andrés 224 1,02 Punta Colorada - Maitencillo 220kV C2 23,6 11,5 Tabla 8-1: Generación/Niveles de Carga/Tensiones de la zona de influencia de la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 65/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com PV CHAÑARES PV DIEGO DE ALMAGRO DIgSILENT Ir al índice PV JAVIERA PV LALACKAMA PV LALACKAMA 2 234,26 1,065 -9,17 PV CONEJO S/E DIEGO DE ALMAGRO 2,89 1,99 G ~ CT TALTAL 1 G ~ 2,89 0,95 0 0 PV CHAKA PV SALVADOR 1 14 1 1 14 0 56,95 48,25 0 56,86 48,16 113,13 1,028 -12,46 PV EL PILAR 115,17 56,14 5,85 1,97 32,05 10,82 S/E DIEGO DE ALMAGRO 228,66 1,039 -8,98 S/E PAPOSO 58,00 29,39 56,63 19,33 -2,1 2,1 PE TALTAL 60,35 29,39 0 S/E CARRERA PINTO PV SAN ANDRÉS 228,89 1,040 -7,09 65,11 33,21 0,0 1,1 67,81 33,21 227,60 1,035 -5,78 0,0 1,1 67,27 34,00 PV LLANO DE LLAMPOS PV LUZ DEL NORTE 69,11 34,00 63,13 19,33 S/E CARDONES 226,60 1,030 -4,88 -0,0 0,0 115,42 34,23 115,42 34,23 122,81 61,28 48,48 63,42 45,19 59,11 0 44,65 58,44 1 0 1 1 0 0 0 1 0 -116,7 44,13 59,11 1 SVS 47,35 63,42 1 116,68 0 43,63 58,44 S/E CARDONES 114,49 1,041 -9,33 CT GUACOLDA ~ G ~ G ~ G 142,0 -0,6 142,0 -1,5 142,0 -3,9 142,0 -1,5 1 ~ G SVS 16,90 0 6 0 6 -9,7 1 0 1 138,36 40,66 130,86 38,46 138,36 40,66 9 119,22 34,23 119,22 34,23 127,09 61,28 0 130,86 38,46 7,4 19,2 38,13 39,08 42,68 44,41 39,64 44,41 38,09 42,68 S/E MAITENCILLO 114,04 1,037 -0,44 231,15 1,051 2,49 11,58 11,53 11,58 11,53 23,61 11,53 23,61 11,53 S/E MAITENCILLO S/E PUNTA COLORADA 228,21 1,037 2,16 22,25 16,71 22,25 16,71 33,55 16,71 33,55 16,71 0 0 0 S/E PAN DE AZÚCAR S/E PAN DE AZÚCAR 223,86 1,018 2,02 16,2 43,7 16,2 43,7 9 9 87,39 38,76 87,44 38,84 93,79 41,21 112,40 1,022 -2,55 1 47,62 54,32 46,36 63,19 46,16 63,194 47,82 54,32 0 0 24,86 -9,4 SVS 24,08 -8,6 1 SVS 4 0 1 0 Hacia S/E Las Pal m as 220kV Load Flow Balanced Nodes Branches Ul, Magnitude [kV] Apparent Power [MVA] u, Magnitude [p.u.] Loading [%] Static Generator Active Power [MW] Reactive Power [Mvar] Shunt/Filter Reactive Power [Mvar] Static Var System Reactive Power [Mvar] Synchronous Machine Active Power [MW] Reactive Power [Mvar] 2-Winding Transformer Reactive Power [Mvar] Loading [%] U, Angle [deg] Figura 8-1: Flujo de potencia en Zona de Influencia – Escenario Adicional P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 66/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice A continuación, se analizará la operación del sistema en condiciones de contingencia simple. En particular, se estudiará la respuesta del sistema ante la apertura de ambos extremos de la línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro, puesto que es la contingencia que provoca la respuesta más exigente para el sistema. El detalle de los flujos de carga en RED N-1 para el resto de las contingencias puede ser consultado en el Anexo N°1 – Flujos de Carga. La pérdida de la línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro causa que la totalidad de la generación inyectada a la S/E Cardones transite hacia la S/E Diego de Almagro a través de la línea 1x220kV Cardones – San Andrés, siendo este el elemento que impondría las restricciones en la distribución de los flujos de potencia post-contingencia. No obstante lo anterior, tal como se observó en la operación del sistema en condiciones normales de operación, dicha línea posee una capacidad de transmisión remanente capaz de soportar el aumento significativo de las transferencias de potencia producto de la redistribución de los flujos. El tramo Cardones – San Andrés presenta transferencias de potencia post-contingencia de ~126MVA, equivalente al 62% de su capacidad de transmisión, mientras que el tramo San Andrés – Carrera Pinto registra transferencias de potencia de ~125MVA, equivalentes al 61% de su capacidad de transmisión. En la Figura 8-2 se muestran los flujos de potencia, para el estado pre y post-contingencia, por los elementos de la zona de influencia. Considerando los resultados obtenidos, se concluye que la operación del sistema considerando la desconexión de la línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro, provee una respuesta postcontingencia satisfactoria, sin provocar sobrecargas ni tensiones fuera del rango establecido por la NTSyCS. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 67/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com PV CHAÑARES PV DIEGO DE ALMAGRO DIgSILENT Ir al índice PV JAVIERA PV LALACKAMA PV LALACKAMA 2 234,26 1,065 -9,17 PV CONEJO S/E DIEGO DE ALMAGRO 2,89 1,99 G ~ CT TALTAL 115,17 56,14 S/E DIEGO DE ALMAGRO 228,66 1,039 -8,98 5,85 1,97 G ~ 1 PV EL PILAR 1 PV CHAKA PV SALVADOR 2,89 0,95 0 0 14 1 1 14 0 56,95 48,25 0 56,86 48,16 113,13 1,028 -12,46 32,05 10,82 S/E PAPOSO 58,00 29,39 56,63 19,33 -2,1 2,1 PE TALTAL 60,35 29,39 0 S/E CARRERA PINTO PV SAN ANDRÉS 228,89 1,040 -7,09 65,11 33,21 0,0 1,1 67,81 33,21 227,60 1,035 -5,78 0,0 1,1 67,27 34,00 PV LLANO DE LLAMPOS PV LUZ DEL NORTE 69,11 34,00 63,13 19,33 S/E CARDONES -0,0 0,0 115,42 34,23 115,42 34,23 122,81 61,28 48,48 63,42 45,19 59,11 0 RED N 44,65 58,44 1 0 1 1 0 0 DIgSILENT 226,60 1,030 -4,88 0 1 0 PV CHAÑARES PV DIEGO DE ALMAGRO 0 PV JAVIERA PV CONEJO 47,35 43,63 63,42 58,44 PV LALACKAMA PV LALACKAMA 2 233,42 1,061 -13,66 44,13 59,11 S/E DIEGO DE ALMAGRO 2,87 1,99 G ~ CT TALTAL 115,22 56,37 S/E DIEGO DE ALMAGRO 227,84 1,036 119,22 116,97 -13,47 34,23 58,53 119,22 34,23 5,81 1,97 G ~ 1 PV EL PILAR 1 PV CHAKA PV SALVADOR 2,87 0,95 0 0 14 1 1 14 0 56,97 48,44 0 56,87 48,36 112,70 1,025 -16,97 31,82 10,78 S/E PAPOSO 127,09 61,28 0,00 0,00 -14,5 14,1 PE TALTAL 119,59 58,53 0 S/E CARRERA PINTO PV SAN ANDRÉS 227,72 1,035 -9,65 123,64 61,63 0,0 7,7 125,31 61,63 226,61 1,030 -7,09 0,0 7,7 124,97 62,19 PV LLANO DE LLAMPOS PV LUZ DEL NORTE 126,04 62,19 0,00 0,00 S/E CARDONES 225,91 1,027 -5,37 -15,8 15,4 116,01 34,43 116,01 34,43 123,45 61,65 48,40 63,50 45,11 59,19 0 RED N-1 44,57 58,52 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 Figura 8-2: Flujos de potencia en RED N (arriba) y ante la ocurrencia de una43,55 contingencia simple (abajo) – Escenario 44,05 47,26 59,19 Adicional P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B 63,50 58,52 No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 68/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 8.2 Transitorios electromecánicos Para el escenario de operación adicional se han realizados todas las contingencias indicadas en la carta de la DO N°0064/2015 por parte de la dirección de operación del CDEC-SIC, sin embargo, en este apartado se presentará aquella contingencia que presenten las evoluciones temporales dinámicas más exigentes para el sistema. Las respuestas dinámicas para cada una de las contingencias estudiadas se pueden observar en detalle en el Anexo N°2 – Simulaciones Dinámicas. 8.2.1 F2FT en la línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro La simulación de esta contingencia en el sistema de transmisión posee la siguiente secuencia de eventos: t = 0seg Inicio de la simulación t = 1seg Implantación de la falla t = 1,12seg Despeje de la falla y apertura del elemento en sus puntos de conexión t = 20seg Fin de la simulación Se analiza el efecto dinámico que produce sobre el SIC Norte la pérdida de la línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro, producto de un cortocircuito bifásico con contacto a tierra en uno de los extremos de la línea, con la posterior desconexión de la misma. Tal como se mencionó con anterioridad, la pérdida de la línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro causa que la totalidad de la generación inyectada a la S/E Cardones transite hacia la S/E Diego de Almagro a través de la línea 1x220kV Cardones – San Andrés. Es por ello que, las transferencias de potencia por dicha línea es una de las variables más relevantes a monitorear. La Figura 8-3 muestra la evolución temporal de las tensiones de la zona de influencia y de los ángulos rotóricos de las máquinas sincrónicas del SIC Norte. A partir de esta figura, se evidencia que la recuperación de las tensiones por sobre el umbral de los 0.7pu ocurre inmediatamente después del despeje de la falla (tiempo V>0.7pu ~1.12seg), y en el estado post-contingencia las tensiones se establecen dentro de la banda de operación permitida por la NTSyCS (1±0.7pu). Por otro lado, la máxima excursión angular se presenta en la unidad U3 de la central Guacolda y es de -48° con respecto a la máquina de referencia. Asimismo, se destaca que las oscilaciones angulares se encuentran contenidas y debidamente amortiguadas. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 69/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice La Figura 8-4 muestra la evolución de la potencia transferida por las líneas de transmisión del SIC Norte, comprobándose que al término de la simulación estos circuitos no presentan sobrecargas. Se observa que la redistribución de los flujos de potencia producto de la salida de servicio de la nueva línea, aumenta las transferencias en ~58MVA por cada uno de los tramos 1x220kV San Andrés – Carrera Pinto y 1x220kV Cardones – San Andrés. No obstante lo anterior, esté aumento es perfectamente tolerado por la capacidad de transmisión remanente de estas líneas. Por otro lado, como esta falla no tiene asociada la desvinculación de ninguna unidad generadora, la carga post-contingencia por los circuitos de la línea 3x220kV Maitencillo – Cardones se mantiene igual, ~123MVA por el circuito C1 y ~116MVA por los circuitos C2 y C3. Con respecto a las oscilaciones de potencia por las líneas de transmisión cercanas a la falla, se evidencia que al no haber unidades sincrónicas despachadas al norte de la S/E Cardones 220kV (CT Taltal fuera de servicio), las oscilaciones de potencia son despreciables. Finalmente, en la Tabla 8-2 se muestran los parámetros que verifican el cumplimiento de los estándares de la NTSyCS. Escenario Escenario Adicional Máxima Excursión Angular [°] Mínima Tensión Transitoria V[pu] Guacolda U3 (-48°) 0.97 1x220kV Cardones – San Andrés 125 (62%) Nivel de Carga [MVA/%] Cumplimiento NTSyCS Tabla 8-2: Resumen de resultados dinámicos P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 70/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com 125,0 120° DIgSILENT Ir al índice [deg] 75,00 25,00 -25,00 CT Guacolda U3 -48.44 deg -75,00 -120° -125,0 0,001 4,001 8,001 12,00 16,00 [s] 20,00 1,100 1.07pu 1.05pu 1,018 0.93pu 0,936 0.95pu Pan de Azúcar 0.97 p.u. 0,854 0.8pu 0,772 0.7pu 0,690 0,001 4,001 8,001 12,00 16,00 [s] 20,00 Pap\J1: V[pu] - Tensión de servicio 228kV DdA\J: V[pu] - Tensión de servicio 224kV Pinto\J: V[pu] - Tensión de servicio 224kV S/E Cardones\J1: V[pu] - Tensión de servicio 224kV Maite\J1: V[pu] - Tensión de servicio 226kV S/E Punta Colorada\J1-J2: V[pu] - Tensión de servicio 226kV PAzu\J1: V[pu] - Tensión de servicio 226kV Figura 8-3: (Arriba) ángulos rotóricos de las máquinas sincronicas del SIC Norte; (abajo) tensiones en barra. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 71/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com DIgSILENT Ir al índice 133,6 [MVA] 106,9 80,19 18.67 s 125.09 MVA 15.54 s 116.92 MVA 0.46 s 67.18 MVA ~58MVA 53,46 ~59MVA 0.53 s 57.93 MVA 26,73 0,000 0,001 4,001 8,001 12,00 16,00 [s] 20,00 [s] 20,00 Cardones - Diego de Almagro 1x220kV: Total Apparent Pow er/Terminal i Cardones - San Andrés 220kV: Total Apparent Pow er/Terminal i Carrera Pinto - Diego de Almagro 220 kV: Total Apparent Pow er/Terminal i 139,7 19.29 s 123.28 MVA [MVA] 118,6 19.32 s 115.85 MVA 97,51 76,44 55,36 34,29 0,001 4,001 8,001 12,00 16,00 Maitencillo - Cardones 220kV L1: Total Apparent Pow er/Terminal i Maitencillo - Cardones 220kV L2: Total Apparent Pow er/Terminal i Maitencillo - Cardones 220kV L3: Total Apparent Pow er/Terminal i Figura 8-4: : Transferencias de potencia [MVA] por las líneas del sistema de transmisión del SIC Norte. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 72/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice 9 CONCLUSIONES Han sido ejecutados estudios de flujo de carga y estabilidad transitoria mediante transitorios electromecánicos, con datos del sistema proporcionados por el CDEC-SIC, y datos de la nueva instalación proporcionados por ABB Chile sa, para distintos escenarios de operación. Dichos escenarios representan estados del sistema de demanda alta y baja proyectados a septiembre de 2015, y están en concordancia con los casos solicitados por la dirección de operación del CDEC-SIC a través de la carta N°0064/2015. El detalle de los principales resultados se presenta a continuación: Estudios de Flujos de Carga Para los 4 escenarios desarrollados en este estudio, se evalúo el comportamiento estático del sistema en condiciones de RED N y para un conjunto de contingencias simples. Se analizaron de manera no simultánea la salida de servicio de cada uno de los siguientes elementos: 1. Línea proyectada 220kV Diego de Almagro – Cardones, 2. Línea 220kV Diego de Almagro – Carrera Pinto, 3. Línea 220kV Cardones – San Andrés, 4. Transformadores 220/110kV de S/E Diego de Almagro, 5. Una unidad de la central Taltal (si en el escenario llegase a estar en servicio) Se pueden obtener las siguientes conclusiones respecto al análisis del estado estacionario: Nótese que, previo a la interconexión del tendido del primer circuito de la línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro, el balance entre la capacidad instalada de la generación ERNC y térmica con la demanda residencial e industrial ubicada al norte de la S/E Cardones, produce un excedente de generación de ~700MW. De esta manera, las restricciones de despacho y congestiones estarán dadas por las capacidades nominales de las líneas de transmisión. La línea 1x220kV Cardones – San Andrés limita el nivel de generación máxima al norte de Cardones, debido a su capacidad nominal de 197MVA a 25°C. Luego, con la incorporación de la nueva línea, se genera una redundancia de vínculo entre las SS/EE Cardones y Diego de Almagro, pudiendo levantar restricciones en la capacidad de transmisión del sistema. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 73/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Considerando la incorporación del nuevo vínculo y los casos de operación estipulados en la carta de escenarios N°0064/2015 emitida por la dirección de operación del CDEC-SIC, el sistema operaría sin sobrecargar las líneas del sistema de transmisión de la siguiente forma: El 58% (~371MW) de la capacidad instalada fotovoltaica puede ser despachada para los escenarios en donde solo se considera generación fotovoltaica. Solo el 36% (~230MW) de la capacidad instalada fotovoltaica puede ser despachada para los escenarios en donde se considere el despacho de la unidad U1 de la central Taltal a máxima generación (120MW). Ante la ocurrencia de contingencias que involucren la salida de servicio de líneas de transmisión, se evidencia que, si bien la redistribución de los flujos post-contingencia genera un aumento significativo en las transferencias de potencia por las líneas de transmisión adyacentes, ubicadas al norte de la S/E Cardones, esté aumento es perfectamente tolerado por la capacidad de transmisión remanente de estas líneas. Finalmente, se destaca que en ninguno de los escenarios desarrollados se registran problemáticas en condiciones normales de operación, ni frente a la ocurrencia de una contingencia simple en las líneas del sistema de transmisión, ni ante la desconexión de generadores o transformadores de poder (ver tablas resumen en condiciones de RED N y RED N-1 en el capítulo 6 “Estudio de Flujo de Carga”). Así, considerando la obra 2x220kV Cardones – Diego de Almagro, tendido del primer circuito para un horizonte de estudio a septiembre del 2015, no se registran sobrecargas en las líneas de transmisión ni tensiones fuera del rango de condición normal estipulado por la NTSyCS. Estudio de Transitorios Electromecánicos Para los cuatros escenarios desarrollados en este estudio, se estudió el comportamiento dinámico del sistema para un conjunto de fallas, monitoreando distintas variables significativas del sistema y verificando el cumplimiento estipulado en la NTSyCS. Se pueden obtener las siguientes conclusiones con respecto al análisis de estabilidad transitoria: El comportamiento dinámico del sistema resulta aceptable en todos los escenarios estudiados. No se observan problemas en las recuperaciones de las tensiones, en las oscilaciones angulares de las unidades de las centrales térmicas Guacolda y Taltal, ni en las oscilaciones de potencia por las líneas del sistema de transmisión del SIC Norte. Al término de las simulaciones no se registran niveles de carga por sobre las capacidades nominales de los elementos del sistema de transmisión. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 74/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice En los escenarios en que no se considera el despacho de la unidad U1 de la central Taltal, no se observan oscilaciones de potencia en las líneas afectadas. Esto se debe al funcionamiento de la lógica de control de la potencia activa de las unidades fotovoltaicas del SIC Norte. Se evidencia que, la desconexión de la unidad U1 de la central Taltal como la desconexión de los transformadores de poder 220/110kV de la S/E Diego de Almagro, en condiciones de máxima generación fotovoltaica, no tendrían un mayor impacto en el perfil de tensiones del sistema norte. Asimismo, las excursiones de la frecuencia del sistema producto de la pérdida de generación se encuentran contendidas. En el peor de los casos, la mínima subfrecuencia transitoria alcanzó un valor cercano a los 49.7Hz. Se destaca la respuesta dinámica del SVC+ ante la ocurrencia de las fallas en las líneas del sistema de transmisión. El SVC+, durante la ocurrencia del cortocircuito, aporta una cantidad de reactivos importante para el control de tensión en la S/E Diego de Almagro. Ante la ocurrencia de un cortocircuito en la línea 1x220kV Cardones – San Andrés, se puede observar que, producto de la posterior desconexión de esta línea, la totalidad de la generación despachada por las unidades fotovoltaicas y térmicas ubicadas al norte de la S/E Cardones, se transmiten hacia el sistema de transmisión troncal únicamente por la nueva línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro. Así, la redistribución de los flujos de potencia post-contingencia por esta línea aumentan de manera significativa (~112MVA). No obstante, estas transferencias se estabilizan en valores permisibles, menores al 100% de la capacidad permanente de la línea. Estudio Complementario: Considerando una nula generación por parte de las unidades ERNC ubicadas al norte de la S/E Maitencillo 220kV y una máxima generación de las cuatro unidades de la central Guacolda (568MW), se obtienen transferencias de potencia en el sentido SurNorte (déficit de generación al norte de la S/E Cardones 220kV). Ante esta situación, se evidencia que no se encuentran sobrecargas ni condiciones límites en ningunos de los elementos del sistema de transmisión tanto en condiciones normales de operación ni frente a la ocurrencia de contingencias simples. Con respecto al análisis de transitorios electromecánicos, se puede concluir que la respuesta del sistema, ante todas las contingencias evaluadas, es satisfactoria y se verifica el cumplimiento de los parámetros de desempeño dinámico estipulados en la NTSyCS. En particular, ante la ocurrencia de un cortocircuito en la línea 1x220kV Cardones – Diego de Almagro, se evidencia que producto de la posterior desconexión de esta línea, la totalidad de la generación proveniente del sur de la S/E Cardones 220kV, fluye hacia la S/E Diego de Almagro por medio de los tramos CardonesSan AndrésCarrera PintoDiego de Almagro. A causa de ello, la redistribución de los flujos de potencia post-contingencia por dichas líneas aumentan de manera P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 75/77 Tel +54 341 451 6422 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice significativa (~58MVA). No obstante lo anterior, esté aumento es perfectamente tolerado por la capacidad de transmisión remanente. Por todo lo anterior, y dentro del alcance los estudios eléctricos realizados, se concluye que es técnicamente factible la incorporación al SIC en las SS/EE Cardones y Diego de Almagro de la línea 2x220kV Cardones – Diego de Almagro, tendido del primer circuito. Adicionalmente, se infiere que esta nueva línea permitiría reducir las restricciones existentes en la capacidad de transmisión del sistema al norte de la S/E Cardones. P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 76/77 Tel +54 341 5680321 (+rot) www.estudios-electricos.com Ir al índice Esta página ha sido intencionalmente dejada en blanco P:EE-2015-048/I:EE-ES-2015-0433/R:B No se autorizan copias del presente documento sin autorización previa por escrito de ESTUDIOS ELECTRICOS S.A. 77/77