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V A L O R Y G E S T I Ó N
ESTUDIO DE CORTOCIRCUITOS
PARQUE EÓLICO PUNTA PALMERAS
ESTUDIO DE CORTOCIRCUITOS
PARQUE EÓLICO PUNTA PALMERAS
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ALONSO DE CÓRDOV A #5900 P ISO 4 OF 402 / (+562) 2224 9704 WWW. VALGESTA.COM TW ITTER: @V ALGESTA
RESUMEN EJECUTIVO
De acuerdo a lo solicitado por el Centro de Despacho Económico de Carga del Sistema
Interconectado Central, CDEC-SIC, en el marco de los estudios de conexión del Parque
Eólico Punta Palmeras, se realizó el estudio de cortocircuitos, cuyo objetivo consiste en
analizar el impacto que provoca en los niveles de cortocircuito, la incorporación de la
potencia que dicha central espera inyectar en el Sistema Interconectado Central. Esta
central se conecta al sistema por intermedio de un paño de línea que se construirá en la
subestación Las Palmas de la empresa Transelec.
Para tal efecto, se analizó el escenario operacional más desfavorable para la ocurrencia
de falla, esto es, con todo el parque de generación disponible y con el máximo
enmallamiento posible del sistema. En éste se simularon fallas monofásicas a tierra,
bifásicas, bifásicas a tierra y trifásicas, en puntos del sistema aledaños a la central, a fin
de verificar el correcto dimensionamiento de los equipos involucrados, considerando los
nuevos niveles de cortocircuito que se tendrán en las instalaciones, producto de la
incorporación de la central despachada con su máxima potencia.
Se analizaron las componentes de la corriente de cortocircuito exigidas en el
Procedimiento de la Dirección de Operación (DO) del Centro de Despacho Económico de
Carga (CDEC): “TÉRMINOS Y CONDICIONES DEL CÁLCULO DE CORRIENTES DE
CORTOCIRCUITO PARA LA VERIFICACIÓN DEL DIMENSIONAMIENTO DE INTERRUPTORES
EN EL SIC”.
Para todos los cálculos antes mencionados, se utilizó la base de datos enviada por el
CDEC correspondiente a diciembre de 2013, actualizada al momento de puesta en
servicio de la central, a decir Agosto de 2014.
Se revisó la capacidad de los interruptores y desconectadores de las subestaciones
cercanas. Los transformadores de corriente (saturación) serán revisados en otro estudio
que se desarrolla paralelamente al presente informe. Respecto de las trampas de onda,
será incorporado su análisis una vez que Transelec haya enviado la información de éstas.
El resultado del estudio indica que el comportamiento de las instalaciones del Parque
Eólico Punta Palmeras, cumplen con las disposiciones establecidas en el procedimiento de
la Dirección de Operación.
En el caso de la S/E Talinay, no se pudo obtener la capacidad de ruptura del interruptor,
sin embargo, de acuerdo a la experiencia del consultor y tomando como antecedente la
licitación para el interruptor 52J9 de Las Palmas que corresponde al interruptor de Punta
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Palmeras, el equipo de menor capacidad disponible en el mercado considerando un nivel
de tensión de 220 kV, está especificado para:
Ib = 31,5 kA - (Talinay = 5,90 kA)
Iasy = 31,5 kA - (Talinay = 5,93 kA)
Ip = 80,0 kA - (Talinay = 12,91 kA)
De acuerdo a este antecedente se observa una holgura de más de 5 veces.
Finalmente, lo analizado en el presente informe, considerando la incorporación del Parque
Eólico Punta Palmeras al Sistema Interconectado Central, verifica que los equipos
involucrados están correctamente dimensionados, ya que no se ven sobrepasadas sus
capacidades de ruptura existentes, debido a que no se produce un aumento significativo
en los niveles de cortocircuito con la central despachada, manteniéndose el sistema
operando en forma normal. De esta manera, no es necesario realizar modificaciones o
cambios en los equipos asociados a las instalaciones aledañas a la central.
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CÁLCULO DE AUMENTO EN LOS NIVELES DE
CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO POR INYECCIÓN DEL PARQUE EÓLICO PUNTA
PALMERAS Y SU IMPACTO EN INSTALACIONES DE TRANSMISIÓN
REV. FECHA PREPARÓ REVISÓ APROBÓ DESCRIPCIÓN
0 25-11-2013 F.R.S L.C.B. J.A.C. Emitido para revisión Cliente
1 28-01-2014 F.R.S L.C.B. J.A.C. Emitido para revisión Cliente
VALGESTA ENERGÍA S.A.
Alonso de Córdova Nº 5900 Piso 4, Of. 402
Las Condes – Santiago – Chile
Tel: (+562) 2224 9704
Fax: (+562) 2229 3981
ENERO 2014
PREPAR ADO P AR A:
CDEC-SIC
POR ORDEN DE ACCION A ENERGÍ A CHIL E S. A.
EL PRESENTE INFORME HA SIDO ELABORADO POR VALGESTA ENERGÍA, PARA EL
CDEC-SIC POR ORDEN DE ACCIONA ENERGIA QUIEN LO RECIBE Y ACEPTA PARA
SU USO CONFIDENCIAL, NO PUDIENDO DIVULGARLO A TERCEROS
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TABLA DE CONTENIDOS
1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 8
2 OBJETIVOS .................................................................................................................. 9
3 RECOPILACION DE ANTECEDENTES ............................................................................. 10
3.1 ANTECEDENTES GENERALES DEL PROYECTO .................................................................... 10
3.2 DIAGRAMA UNILINEAL DE LA INSTALACIÓN .................................................................... 10
3.3 ACTUALIZACIÓN DE LA BASE DE DATOS .......................................................................... 14
3.4 DETALLE DE LOS EQUIPOS PRINCIPALES .......................................................................... 19
4 CONSIDERACIONES ..................................................................................................... 22
4.1 Supuestos Y Simplificaciones .......................................................................................... 22
4.2 Condiciones ................................................................................................................... 23
4.3 Capacidades De Ruptura ................................................................................................. 23
5 NORMA TÉCNICA DE SEGURIDAD Y CALIDAD DE SERVICIO .......................................... 25
6 NIVELES DE CORTOCIRCUITO ...................................................................................... 26
6.1 Corrientes de Cortocircuito Simétrica Inicial Ikss [kA] ..................................................... 28
6.2 Corrientes de Cortocircuito Simétrica de Interrupción r.m.s Ib [kA] .................................. 29
6.3 Corrientes de Cortocircuito Asimétrica de Interrupción r.m.s IbAsy [kA] .......................... 30
6.4 Corrientes de Cortocircuito Máxima Instantánea (peak) ip [kA] ...................................... 31
6.5 Corrientes de Cortocircuito en Régimen Permanente Ik [kA] ........................................... 32
6.6 Mayores Niveles de las Corrientes de Cortocircuito ......................................................... 33
6.7 Capacidad de Ruptura .................................................................................................... 34
7 CONCLUSIONES .......................................................................................................... 38
8 ANEXO: Resultados de SImulaciones en Digsilent PF ................................................... 40
8.1 Anexo 1. Sin central, Cortocircuito trifásico ..................................................................... 40
8.2 Anexo 2. Sin central, Cortocircuito bifásico a tierra.......................................................... 40
8.3 Anexo 3. Sin central, Cortocircuito bifásico ..................................................................... 40
8.4 Anexo 4. Sin central, Cortocircuito monofásico a tierra.................................................... 40
8.5 Anexo 5. Con central, Cortocircuito trifásico .................................................................... 40
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8.6 Anexo 6. Con central, Cortocircuito bifásico a tierra ........................................................ 40
8.7 Anexo 7. Con central, Cortocircuito bifásico .................................................................... 40
8.8 Anexo 8. Con central, Cortocircuito monofásico a tierra .................................................. 40
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ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Centrales en construcción ITD Octubre 2013 ............................................................................................ 14
Tabla 2: Centrales recomendadas ITD Octubre 2013 ............................................................................................. 15
Tabla 3: Obras de Transmisión en construcción ITD Octubre 2013 ........................................................................ 16
Tabla 4: Obras de Transmisión recomendadas ITD Octubre 2013 ......................................................................... 16
Tabla 5: Proyectos de generación carta D.O. Nº10988/2013 ................................................................................. 17
Tabla 6: Datos Generador ...................................................................................................................................... 19
Tabla 7: Datos Cables Media Tensión ..................................................................................................................... 19
Tabla 8: Datos Transformador de poder ................................................................................................................ 21
Tabla 9: Datos Línea de Transmisión ...................................................................................................................... 21
Tabla 10: Factor de Tensión “C”. (Norma IEC 60909-0) .......................................................................................... 23
Tabla 11: Capacidad de Ruptura de los Equipos Analizados .................................................................................. 24
Tabla 12: Corrientes de Cortocircuito Simétrica Inicial Ikss [kA] ............................................................................ 28
Tabla 13: Corrientes de Cortocircuito Simétrica de Interrupción r.m.s. Ib [kA] ...................................................... 29
Tabla 14: Corrientes de Cortocircuito Asimétrica de Interrupción r.m.s. IbAsy [kA] ............................................... 30
Tabla 15: Corrientes de Cortocircuito Máxima Instantánea (peak) ip [kA] ............................................................ 31
Tabla 16: Corrientes de Cortocircuito en Régimen Permanente Ik [kA] ................................................................. 32
Tabla 17: Mayores Niveles de las Corrientes de Cortocircuito [kA] Con Central conectada .................................. 33
Tabla 18: Comparación entre el valor de Ib máximo obtenido con el existente para cada interruptor ................. 35
Tabla 19: Comparación entre el valor de IbAsy máximo obtenido con el existente para cada interruptor............ 35
Tabla 20: Comparación entre el valor de Ip máximo obtenido con el existente para cada interruptor ................. 36
Tabla 21: Comparación entre el valor de Ik máximo obtenido con el existente para cada interruptor ................. 36
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Modelo DigSilent Power Factory de Diagrama de Unilineal Parque Eólico Punta Palmeras ................... 11
Figura 2. Unilineal Parque Eólico y S/E Punta Palmeras ......................................................................................... 12
Figura 3. Diagrama Unilineal Digsilent de la S/E Punta Palmeras en el SIC ........................................................... 13
Figura 4. Diagrama Unilineal simplificado de la zona ............................................................................................ 18
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1 INTRODUCCIÓN
La empresa ACCIONA Energía Chile S.A. se encuentra construyendo un Parque Eólico,
denominado Punta Palmeras, en adelante “la central”, en la zona cercana a la localidad de
Canela en la cuarta región, y espera conectarla al SIC, específicamente a la subestación
Las Palmas 220 [kV]. Dicha subestación es propiedad de la empresa Transelec.
En el marco de la normativa vigente, toda central de generación que desee conectarse al
SIC, debe cumplir con requerimientos técnicos asociados a la estabilidad y a los impactos
de dicha conexión. Los estudios necesarios para verificar que la incorporación de la
central no causará un impacto negativo en el sistema, son los que se indican a
continuación:
A. Estudios Estáticos
B. Cálculo de Cortocircuito
C. Estudio de Coordinación de Protecciones
D. Análisis de Estabilidad Dinámica
El presente documento corresponde al Cálculo de Cortocircuitos, el cual se enfoca en
determinar, mediante un estudio estático, los niveles de cortocircuito en las barras
aledañas a la central, producto de la inyección de ésta, para así verificar que sus
capacidades de ruptura no sean sobrepasadas con los nuevos niveles de cortocircuito,
producto de dicha inyección.
Se proyecta que la central inyectará en el SIC, en condición de generación normal, una
potencia de 45 [MW]. Se estima que la central se incorporará al SIC en el mes de Agosto
de 2014.
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2 OBJETIVOS
Con el fin de verificar el correcto dimensionamiento de los equipos existentes en el
sistema en que se conectará la central, de acuerdo con los nuevos niveles de cortocircuito
considerando la inyección de esta, es que se realiza un estudio de cortocircuitos, el cual
es efectuado en base a las disposiciones expuestas en las normativas vigentes. Los
parámetros analizados corresponden a niveles de corrientes de cortocircuitos en barras,
de acuerdo con lo exigido en el procedimiento de la Dirección de Operación: “TÉRMINOS Y
CONDICIONES DEL CÁLCULO DE CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO PARA LA
VERIFICACIÓN DEL DIMENSIONAMIENTO DE INTERRUPTORES EN EL SIC”.
El análisis del presente estudio se realizó con la base de datos enviada por el CDEC-SIC
actualizada al mes de puesta en servicio de la central en Agosto de 2014. Cabe destacar
que se analizó el escenario más desfavorable para la ocurrencia de falla, efectuando los
cálculos considerando tener conectadas todas las unidades de generación, todas las líneas
y transformadores en servicio, cerrados todos los interruptores, talque se configure el
mayor enmallamiento del sistema. Esto con el objetivo de identificar qué instalaciones
pueden verse afectadas debido a la incorporación de los 45 [MW] de potencia que
generará la central, además de comprobar que el dimensionamiento de los equipos, tanto
de las instalaciones de la central como las aledañas, sea el correcto, es decir, que
dispongan de la capacidad de ruptura suficiente para que estas no se vean superadas por
los nuevos niveles de corriente de cortocircuito considerando dicha potencia. Para realizar
tal verificación se procede a evaluarlas técnicamente, mediante simulaciones estáticas o
de régimen permanente, para determinar el comportamiento del sistema considerando el
aporte de dicha central.
Los cálculos para efectuar este estudio fueron realizados en el software Power Factory de
Digsilent, el cual permite el cálculo de las componentes de cortocircuito requeridas en el
procedimiento DO, y en donde se consideraron los criterios y supuestos establecidos en
dicho procedimiento.
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3 RECOPILACION DE ANTECEDENTES
3.1 ANTECEDENTES GENERALES DEL PROYECTO
A objeto de poder realizar las modelaciones, el cliente ha enviado la información
necesaria de las instalaciones de la central y de la subestación de conexión, y los equipos
de ambas. Además se cuenta con la base de datos del programa Power Factory de
DigSilent, enviada por el CDEC-SIC de fecha Diciembre de 2013 en archivos de dicho
software de simulación, actualizada a Agosto de 2014, mes en que se espera que la
central comience su inyección al SIC.
Está proyectado que la central genere en 12 [kV] mediante 15 turbinas modelo AW109
3000 IECIIa [50Hz] Acciona Windpower de 3 [MW] de potencia cada una, con un
total de 45 [MW] para el parque eólico. Dichas unidades generadoras se conectarán
mediante tres alimentadores a la barra de 12 [kV] que conecta con el transformador de
12/220 [kV] y 50 [MVA] de potencia, ver Figura 1. Finalmente, y por medio de un línea
en 220 [kV] y de 6,4 [km] de longitud, se inyecta la potencia generada por la central al
SIC conectándose a un paño de la subestación Las Palmas de Transelec.
3.2 DIAGRAMA UNILINEAL DE LA INSTALACIÓN
El diagrama unilineal que se expone a continuación, en la Figura 1, muestra la
configuración de la central en estudio modelo Digsilent, en la Figura 2 el unilineal
detallado de la S/E Punta Palmeras y en la Figura 3 la subestación de conexión y parte del
sistema SIC en la zona de conexión extraída de Digsilent.
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Figura 1. Modelo DigSilent Power Factory de Diagrama de Unilineal Parque Eólico Punta Palmeras
Las Palmas J2
Punta Palmeras J
Punta Palmeras C
A6.1(14)A6.2(15)
A1.1(13)A1.2(12)
A2.1(11)A2.2(10)A2.3(9)
A3.1(8)A3.2(7)A3.3(6)
A4.1(5)A4.2(4)
A.5.3(1) A5.2(2) A5.1(3)
WT 12kV
WF 12kV
WF 110kV
Grid 110kV
Configure Flicker Calculation
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Figura 2. Unilineal Parque Eólico y S/E Punta Palmeras
unilineal.pdf
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Figura 3. Diagrama Unilineal Digsilent de la S/E Punta Palmeras en el SIC
NOGALES
LOS VILOS
LAS PALMAS
PAN DE AZUCAR
EL PEÑON
PUNTA PALMERAS
CANELA II
CANELA I
TALINAY
MONTE REDONDO
LOS CURUROS
TOTORAL
EL ARRAYANVicuña
Punta Palmer..
Ca..
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Lo
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Talinay __
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Totora/J
Ventan/J
Nog..
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L...
S/E Las Piedras..
Peñon/E
Espino/E
Espino/J
Oliv os/E
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LVilos /J2
SJo/H
Ind/H
Choapa/H
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Peñon/H
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Illape/H
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Quill/H
Qui..
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L.Moll/C
L.Moll/B
Quinqu/H1
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375
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El Arrayan__(..2-Winding Tra..El Arrayan__(..2-Winding Tra..
Pan
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Pan
de A
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Pan
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Pan
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Los Cururos..2-Winding T..Los Cururos..2-Winding T..
Monte Redondo__(..2-Winding Transf..Monte Redondo__(..2-Winding Transf..
Talinay
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ding
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Talinay
__(1
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Win
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Tap
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I. SS/AA El PeñónCarga I
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R. PunitaquiCarga R
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R. Casas Viejas 110 kVCarga R
R. Andacollo 66 kVCarga R
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3.3 ACTUALIZACIÓN DE LA BASE DE DATOS
La base de datos entregada por el CDEC-SIC de diciembre de 2013 fue actualizada a
Agosto de 2014 ingresando en esta las obras en construcción de generación, transmisión
y proyección de demanda publicadas en el informe de fijación de precio de nudos vigente:
FIJACION DE PRECIOS DE NUDO OCTUBRE DE 2013 SISTEMA INTERCONECTADO
CENTRAL (SIC), OCTUBRE DE 2013, INFORME TECNICO DEFINITIVO. Así también
los proyectos de generación indicados en la carta D.O. Nº10988/2013 generada por el
CDEC-SIC a petición del cliente. Dichas actualizaciones se muestran en las tablas
siguientes. Para llevar el SIC al escenario futuro, se seleccionaron las obras que debieran
estar en servicio en agosto de 2014 y que se muestran a continuación.
Tabla 1: Centrales en construcción ITD Octubre 2013
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Tabla 2: Centrales recomendadas ITD Octubre 2013
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Tabla 3: Obras de Transmisión en construcción ITD Octubre 2013
Tabla 4: Obras de Transmisión recomendadas ITD Octubre 2013
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Tabla 5: Proyectos de generación carta D.O. Nº10988/2013
Nota: De acuerdo a lo observado en la base de datos Digsilent del SIC los parques eólicos
no aportarían corriente de cortocircuito. Por otra parte, es sabido que los aportes de las
centrales fotovoltaicas también son despreciables al corto circuito. Por lo tanto, se
consideraron principalmente las centrales indicadas en el Informe de Precio de Nudo de
Octubre. En la Tabla 6 se observan los datos de cortocircuito de los generadores de Punta
Palmeras.
En la siguiente figura se muestra un unilineal simplificado de la zona con las
actualizaciones en Gx.
Proyecto Generación Punto de ConexiónCapacidad
Instalada MWFecha de Puesta en Servicio
Proyecto Fotovoltaico JavieraBarra seccionadora en LT 220 kV Diego de
Almagro - Paposo70 4º trimestre 2014
Proyecestos Fotovoltaicos Canto del
Agua, Denersol II y Denersol IIIS/E Maitencillo 110 kV 59 Julio 2014
Central Fotovoltaica Llano de LlamposBarra seccionadora en LT 220 kV Cardones -
Cerro Negro Norte100 Diciembre 2013
Parque Eólico El ArrayánBarra seccionadora en LT 220 kV Las Palmas -
Pan de Azúcar C2115 2014
Proyecto Fotovoltaico San AndrésBarra seccionadora en LT 220 kV Cardones -
Carrera Pinto50 Diciembre 2013
Parque Eólico Pacífico y La Cebada (Los
Cururos)
S/E Seccionadora circuito 1 Las Palmas - Pan de
Azúcar 220 kV (a 30 km de Las Palmas)72 Fines de 2013
Proyectos Fotovoltaicos Inca de Varas I y
IIS/E Carrera Pinto 50 1º semestre 2014
Proyecto Fotovoltaico "PV Salvador"Tap off en LT 110 kV Diego de Almagro -
Salvador68 1º semestre 2014
Proyectos Fotovoltaicos Valleland I y
Valleland IITap-Off en LT 220 kV Maitencillo - Cardones c1 67 1º semestre 2014
Proyectos Fotovoltaica Solar Atacama S/E Carrera Pinto 135 Julio 2014
Proyecto Solar SolaireDirect Generation x
05S/E Los Loros 50 3º trimestre 2014
Suma 836
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Figura 4. Diagrama Unilineal simplificado de la zona
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3.4 DETALLE DE LOS EQUIPOS PRINCIPALES
Tabla 6: Datos Generador
Tabla 7: Datos Cables Media Tensión
Cables de Media Tensión (1)
Tipo (cable aislado) XLPE Al
Sección 500 kCM
Voltaje nominal 15 kV
Corriente nominal (subt.) 0.436 kA
Corriente nominal (aéreo) 1 kA
Frecuencia nominal 50 Hz
Resistencia R1 (20 ºC) 0.168 Ω/km
Reactancia X1 0.119 Ω/km
Resistencia R0 (20 ºC) 0.42 Ω/km
Reactancia X0 0.501 Ω/km
Cantidad de unidades del Parque 15
Modelo AW109/3000 IECIIa [50Hz]
Fabricante Acciona Windpower S.A.
Tipo de generador Máquina asíncrona
Tipo de máquina Doblemente alimentada (DFIG)
Voltaje nominal 12 kV
Potencia Aparente Nominal 3599 kVA
Potencia activa nominal 3000 kW
Frecuencia nominal 50 Hz
Zecuencia cero R0 0.01 p.u.
Zecuencia cero X0 0.1 p.u.
Resistencia estator Rs 0.01118 p.u.
Mreactancia mag. Xm 3.18658 p.u.
Reactancia estator Xs 0.20744 p.u.
Resistencia rotor RrA 0.011422 p.u.
Reactancia estator XrA 0.110718 p.u.
Corriente de rotor bloqueado (IIr/In) 2.25 p.u.
R/X de roto bloqueado 0.053904 p.u.
Datos Generador
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Cables de Media Tensión (2)
Tipo (cable aislado) XLPE Al
Sección 1000 kCM
Voltaje nominal 15 kV
Corriente nominal (subt.) 0.65 kA
Corriente nominal (aéreo) 1 kA
Frecuencia nominal 50 Hz
Resistencia R1 (20 ºC) 0.105 Ω/km
Reactancia X1 0.098 Ω/km
Resistencia R0 (20 ºC) 0.26 Ω/km
Reactancia X0 0.404 Ω/km
Cables de Media Tensión (3)
Tipo (cable aislado) XLPE Al
Sección 1250 kCM
Voltaje nominal 15 kV
Corriente nominal (subt.) 0.8 kA
Corriente nominal (aéreo) 1 kA
Frecuencia nominal 50 Hz
Resistencia R1 (20 ºC) 0.064 Ω/km
Reactancia X1 0.095 Ω/km
Resistencia R0 (20 ºC) 0.165 Ω/km
Reactancia X0 0.4 Ω/km
Cables de Media Tensión (4)
Tipo (cable desnudo) LA-180
Sección (total) 182 mm2
Voltaje nominal 15 kV
Corriente nominal (subt.) ---
Corriente nominal (aéreo) 0.4313 kA
Frecuencia nominal 50 Hz
Resistencia R1 (20 ºC) 0.1962 Ω/km
Reactancia X1 0.387 Ω/km
Resistencia R0 (20 ºC) 0.365 Ω/km
Reactancia X0 1.73 Ω/km
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Tabla 8: Datos Transformador de poder
Tabla 9: Datos Línea de Transmisión
Tipo de transformador 2 enrollados
Potencia nominal 50 MVA
Tensión 220/12 kV
Tipo de conexión YNd11
R1 0,00392 p.u.
X1 0,1197358 p.u.
R0 0,0 p.u.
X0 0,06 p.u.
Corriente en vacío 0,08 %
Pérdidas en vacío 23,5 kW (a 100% de voltaje primario; 220/12 kV)
Cambiador de Tap lado AT
Taps ± 10 x 1,25 % (bajo carga
Datos Transformador de poder
Tipo de transformador 2 enrollados
Potencia nominal 50 MVA
Tensión 220/12 kV
Tipo de conexión YNd11
R1 0.00392 p.u.
X1 0.1197358 p.u.
R0 0 p.u.
X0 0.06 p.u.
Corriente en vacío 0.08 %
Pérdidas en vacío 33.76 kW
Cambiador de Tap lado AT
Taps ± 11 x 1.25% (bajo carga)
Datos Transform ador de Poder
Tipo AAAC Flint
Sección 375 mm2
Largo 6.4 km
Voltaje nominal 220 kV
Corriente nominal 0.587 kA
Frecuencia nominal 50 Hz
Resistencia R1 (20º C) 0.0996 Ohm/km
Reactancia X1 0.39 Ohm/km
Resistencia R0 0.2324 Ohm/km
Reactancia X0 1.3038 Ohm/km
Línea de transmisión
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4 CONSIDERACIONES
4.1 Supuestos Y Simplificaciones
El cálculo de las corrientes de cortocircuito efectuado para realizar este informe, está
basado en el procedimiento DO nombrado anteriormente, en el cual se exige realizar
dicho cálculos considerando los siguientes supuestos y simplificaciones:
• Durante el tiempo de duración del cortocircuito no existe cambio en el tipo de
cortocircuito, esto es, un cortocircuito trifásico permanece trifásico y un cortocircuito
monofásico permanece monofásico durante todo el tiempo del cortocircuito.
• Durante el tiempo de duración del cortocircuito, no existen cambios topológicos en
la red.
• La impedancia de los transformadores es referida a la posición nominal del
cambiador de tomas. No obstante, el cálculo de corrientes de cortocircuito debe
considerar un factor de corrección que represente a la posición del cambiador de tomas
que de origen a la menor impedancia de cortocircuito.
• Las magnitudes de la resistencia del arco de cortocircuito y de la impedancia de
falla se consideran despreciables.
• No se consideran: las capacitancias de las líneas, las admitancias shunt y las
cargas estáticas (no-rotatorias), excepto las correspondientes a la red de secuencia cero
del sistema.
• El tiempo mínimo de separación de los contactos de un interruptor a considerar
será de 40 milisegundos. Dicho valor, está constituido por la suma del tiempo de
operación del relé más rápido que actúa sobre el trip del interruptor y del tiempo de inicio
de la separación de sus contactos.
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4.2 Condiciones
Para realizar el cálculo de las corrientes de cortocircuito, es necesario contemplar las
siguientes condiciones, en base a lo estipulado en el procedimiento DO.
La tensión pre - falla es igual a C veces la tensión nominal, donde C es un factor
de tensión, el cual depende de la tensión, de acuerdo a la Norma IEC 60909-0.
Tabla 10: Factor de Tensión “C”. (Norma IEC 60909-0)
La resistencia de las líneas aéreas y cables es considerada para una temperatura
de 20 ºC o en su defecto, las correspondientes resistencias disponibles en la base
de datos de las instalaciones del CDEC - SIC que emplean en el cálculo de flujos de
potencia.
4.3 Capacidades De Ruptura
Las capacidades de ruptura simétrica (ISC), asimétrica (ISCAsy) y de cierre contra falla
(ipnom) de los equipos aledaños a la central, fueron obtenidas de la página del CDEC-SIC.
La capacidad de ruptura asimétrica, de los equipos que no se encontró en la página del
CDEC-SIC, se calculó de acuerdo a lo expuesto en las consideraciones.
Tensión Nominal Factor de Tensión C
230 [V] - 400 [V] 1
400 [kV] < Vn ≤1 [kV] 1,05
1 [kV] ≤ Vn 1,1
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Tabla 11: Capacidad de Ruptura de los Equipos Analizados
(*) En central Los Espinos no existe interruptor en el lado de 220 [kV] del transformador de poder de dicha
subestación.
S/I: Sin información.
Solamente la capacidad de un interruptor no pudo ser encontrada tras la búsqueda
realizada, el tap-off Talinay. Sin embargo, como se mostrará más adelante, la corriente
de cortocircuito a la que es sometido este interruptor es bastante menor que la capacidad
mínima de ruptura para un equipo de 220 kV. El equipo de menor capacidad disponible en
el mercado está especificado para
Ib = 31,5 kA
Iasy = 31,5 kA
Ip = 80,0 kA
Más aún el efecto de la incorporación de la central es escaso, tal como se verá en la
sección 6.
Nivel de
Tensión Simétrica Asimet. Peak
[kV] Ib [kA] Iasy [kA] Ip [kA]
Canela II JT 220 50 59 100
Los Espinos (*) --- 220 --- --- ---
Las Palmas J2 J3 J4 J6 J7 J8 JS 220 40 40 100
Las Palmas J9 (P. Palmeras) 220 31,5 31,5 100
Las Palmas JT1 (Canela I) 220 40 40 100
Los Vilos J1 J2 J3 J4 JS 220 40 44 100
Nogales J1 J2 J3 J4 JJ5 J6 J7 J8 J9 J10 J11 J12 220 40 46 100
Pan de Azúcar J1 J2 J3 J4 JT3 JT4 JT5 JT6 JS 220 40 44 100
Pan de Azúcar JR 220 40 48 125
Pan de Azúcar J7 220 40 100 100
Pan de Azúcar JCES 220 40 51 100
Pan de Azúcar J7 220 40 100 100
Punta Palmeras J1 220 40 40 100
Tap MR J1 220 32 40 79
Tap Talinay JL J1 220 S/I S/I S/I
Totoral JT2 220 31,5 31,5 82
Punta Palmeras Trafo. Lado BT 12 31,5 31,5 80
Capacidad de Ruptura
Paño del EquipoUbicación
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5 NORMA TÉCNICA DE SEGURIDAD Y CALIDAD DE SERVICIO
El procedimiento en el cual se basó este estudio de cortocircuito, cumple con lo dispuesto
en la Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio, en adelante NT de SyCS. En esta
norma, de acuerdo a los artículos 1-4, 1-5 y 2-7, todas sus disposiciones son aplicables a
las nuevas instalaciones de la Central en estudio, tanto en los aspectos de diseño de las
instalaciones que la interconectan al SIC, como en cuanto a las condiciones de operación
y su correspondiente coordinación operativa con el CDEC - SIC.
Los estudios desarrollados permiten la verificación del cumplimiento de aquellos aspectos
que tienen relación con las condiciones de operación de la nueva instalación con el resto
del SIC.
Enmarcado en las exigencias generales del capítulo 3 de la NT de SyCS, el Art. 3-3
dispone que las instalaciones de unidades generadoras que operen en sincronismo y las
instalaciones del Sistema de Transmisión deben cumplir con ciertas exigencias mínimas y
condiciones básicas. Entre éstas se encuentra que las instalaciones nombradas con
anterioridad deberán soportar al menos el máximo nivel de corriente de cortocircuito
existente en cada punto del SI. Las condiciones y la forma en que se calcule el máximo
nivel de corriente de cortocircuito se establecen en el Procedimiento DO “TÉRMINOS Y
CONDICIONES DEL CÁLCULO DE CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO PARA LA
VERIFICACIÓN DEL DIMENSIONAMIENTO DE INTERRUPTORES EN EL SIC”.
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6 NIVELES DE CORTOCIRCUITO
Este estudio de cortocircuitos verificará el dimensionamiento de los equipos cercanos a la
central, debiendo tener estos la capacidad de ruptura suficiente para soportar los nuevos
niveles de cortocircuito tras la incorporación de la potencia que generará la central en
estudio. Para esto, los equipos deberán ser capaces de soportar tanto la corriente de
cortocircuito que se establezca a través de estos durante el tiempo de despeje de la falla,
como la máxima corriente de cortocircuito de cierre contra falla, ya sea por cierre de
operación normal o por cierre con reconexión automática. Además deberán tener la
capacidad de interrumpir la máxima corriente de cortocircuito, que se establezca a través
de estos, de acuerdo con su ubicación en la red y la localización de la falla.
Este estudio se realiza en base a las exigencias establecidas en el Procedimiento DO, el
cual está en conformidad a la NT de SyCS. Los criterios y supuestos utilizados en éste,
emplean como referencia las normas y estándares IEC 60909-0 (2001), IEC 60050-441
(2000) e IEC 62271-100 (2001).
En este procedimiento se indica que el equipo debe ser capaz de interrumpir, bajo
condiciones de uso y comportamiento establecidas en la norma IEC 62271-100, cualquier
corriente de cortocircuito hasta su corriente de cortocircuito de interrupción nominal
(ISC), que contenga cualquier componente de corriente alterna hasta su valor nominal y,
asociada con cualquier porcentaje de la componente de corriente continua hasta el valor
especificado. Lo anterior debido a que esta corriente es caracterizada por dos valores: el
valor r.m.s. de la componente de corriente alterna, y el porcentaje de la componente de
corriente continua. Sin embargo, cabe destacar que si la componente de corriente
continua no excede el 20%, la corriente de interrupción nominal se determinará sólo por
el valor r.m.s. de la componente de corriente alterna.
Además, el equipo debe ser capaz de soportar la máxima corriente de cortocircuito dada
durante el primer ciclo de la corriente de cortocircuito. La capacidad de esta
corresponderá a la corriente de cortocircuito máxima nominal de dicho
interruptor/desconectador.
Las corrientes de cortocircuito deberán ser determinadas para fallas trifásicas (3Φ),
bifásicas aisladas (2Φ), bifásicas a tierra (2Φ-T) y monofásicas a tierra (1Φ-T). En cada
una de ellas se determinarán las componentes simétrica inicial r.m.s., Ikss [kA],
simétrica, Ib [kA], y asimétrica de interrupción IbAsy [kA] (ambas r.m.s y evaluadas en
el instante de 40 milisegundos después de iniciada la falla), corriente de cortocircuito
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máxima instantánea (peak), correspondiente a la corriente de cierre contra falla, ip [kA] y
la corriente de cortocircuito en régimen permanente r.m.s., Ik [kA].
De las componentes de las corrientes de cortocircuito expuestas anteriormente, se deberá
determinar el mayor valor de cada una de ellas, considerando todas las fallas calculadas,
con las que posteriormente se comparará la capacidad de ruptura existente en cada
equipo estudiado, y con esto verificar si éste es capaz de soportar los nuevos niveles de
cortocircuito debidos a la nueva generación incorporada al sistema.
El cálculo de los niveles de cortocircuito se realizó en las barras de la central, de la
subestación Las Palmas, y en las barras aledañas esta, en distintos niveles de tensión.
El respaldo gráfico de cada una de las simulaciones, se muestran en los Anexos 1 al 8.
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6.1 Corrientes de Cortocircuito Simétrica Inicial
Ikss [kA]
A continuación se presentan las corrientes de cortocircuito simétrica inicial para fallas de
tipo trifásico, bifásico aislado, bifásico a tierra y monofásico a tierra, en los puntos
analizados, con la central y sin la central. Se determina el mayor nivel obtenido de esta
en cada punto.
Tabla 12: Corrientes de Cortocircuito Simétrica Inicial Ikss [kA]
De los valores expuestos en la tabla, se determinaron los mayores valores de corriente de
cortocircuito simétrica inicial en cada punto analizado, considerando el sistema con la
inyección de potencia de la central.
Con
Cent
Sin
Cent
Con
Cent
Sin
Cent
Con
Cent
Sin
Cent
Con
Cent
Sin
Cent
Canela II 220 7,34 6,91 5,27 5,07 6,81 6,40 6,10 5,86 7,34 6,22
Los Espinos 220 6,83 6,75 7,03 6,92 7,44 7,32 8,16 8,04 8,16 1,49
Las Palmas 220 7,76 7,22 5,61 5,38 7,22 6,73 6,49 6,22 7,76 7,48
Los Vilos 220 7,66 7,55 8,03 7,88 8,49 8,34 9,32 9,15 9,32 1,86
Nogales 220 21,39 21,36 25,92 25,85 27,61 27,54 29,80 29,72 29,80 0,27
Pan de Azucar 220 6,68 6,63 5,21 5,15 6,14 6,08 6,00 5,93 6,68 0,75
Punta Palmeras 220 6,60 --- 5,06 --- 6,15 --- 5,85 --- 6,60 ---
Tap MR 220 6,62 6,45 4,37 4,25 6,38 6,21 5,05 4,91 6,62 2,64
Tap Talinay 220 5,90 5,79 3,89 3,80 5,69 5,59 4,49 4,40 5,90 1,90
Totoral 220 7,69 7,16 5,59 5,36 7,16 6,68 6,46 6,20 7,69 7,40
Punta Palmeras 12 0,00 --- 21,50 --- 21,50 --- 24,83 --- 24,83 ---
Cortocircuito
2ft
Cortocircuito
3f I” k
Máx
Varió
I” K
[%]
SubestaciónTens
[kV]
Cortocircuito
1f
Cortocircuito
2f
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6.2 Corrientes de Cortocircuito Simétrica de Interrupción r.m.s
Ib [kA]
A continuación se presentan las corrientes de cortocircuito simétrica de interrupción
r.m.s., evaluada en el instante de 40 [ms] después de iniciada la falla, para fallas de tipo
trifásico, bifásico aislado, bifásico a tierra y monofásico a tierra, en los puntos analizados,
con la central y sin la central. Se determina el mayor nivel obtenido de esta en cada
punto.
Tabla 13: Corrientes de Cortocircuito Simétrica de Interrupción r.m.s. Ib [kA]
De los valores expuestos en la tabla se han determinado los mayores valores de corriente
de cortocircuito simétrica de interrupción, evaluada en el instante de 40 [ms] después de
iniciada la falla, en cada punto analizado, considerando el sistema con la inyección de
potencia de la central.
Con
Cent
Sin
Cent
Con
Cent
Sin
Cent
Con
Cent
Sin
Cent
Con
Cent
Sin
Cent
Canela II 220 7,34 6,91 5,27 5,07 6,81 6,40 6,08 5,85 7,34 6,22
Los Espinos 220 6,83 6,75 7,03 6,92 7,44 7,32 8,14 8,01 8,14 1,62
Las Palmas 220 7,76 7,22 5,61 5,38 7,22 6,73 6,47 6,21 7,76 7,48
Los Vilos 220 7,66 7,55 8,03 7,88 8,49 8,34 9,29 9,12 9,29 1,86
Nogales 220 21,39 21,36 25,92 25,85 27,61 27,54 29,69 29,61 29,69 0,27
Pan de Azucar 220 6,68 6,63 5,21 5,15 6,14 6,08 5,99 5,92 6,68 0,75
Punta Palmeras 220 6,60 --- 5,06 --- 6,15 --- 5,84 --- 6,60 ---
Tap MR 220 6,62 6,45 4,37 4,25 6,38 6,21 5,04 4,91 6,62 2,64
Tap Talinay 220 5,90 5,79 3,89 3,80 5,69 5,59 4,49 4,40 5,90 1,90
Totoral 220 7,69 7,16 5,59 5,36 7,16 6,68 6,45 6,19 7,69 7,40
Punta Palmeras 12 0,00 --- 21,50 --- 21,50 --- 24,63 --- 24,63 ---
Cortocircuito
2ft
Cortocircuito
3f Ib
Máx
Varió
Ib [%]Subestación
Tens
[kV]
Cortocircuito
1f
Cortocircuito
2f
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6.3 Corrientes de Cortocircuito Asimétrica de Interrupción r.m.s
IbAsy [kA]
A continuación se presentan las corrientes de cortocircuito asimétrica de interrupción
r.m.s., evaluada en el instante de 40 [ms] después de iniciada la falla, para fallas de tipo
trifásico, bifásico aislado, bifásico a tierra y monofásico a tierra, en los puntos analizados,
con la central y la central. Se determina el mayor nivel obtenido de esta en cada punto.
Tabla 14: Corrientes de Cortocircuito Asimétrica de Interrupción r.m.s. IbAsy [kA]
De los valores expuestos en la tabla se han determinado los mayores valores de corriente
de cortocircuito asimétrica de interrupción, evaluada en el instante de 40 [ms] después
de iniciada la falla, en cada punto analizado, considerando el sistema con la inyección de
potencia de la central.
Con
Cent
Sin
Cent
Con
Cent
Sin
Cent
Con
Cent
Sin
Cent
Con
Cent
Sin
Cent
Canela II 220 7,39 6,95 5,31 5,10 6,86 6,44 6,12 5,89 7,39 6,33
Los Espinos 220 6,90 6,82 7,10 6,99 7,52 7,39 8,22 8,09 8,22 1,67
Las Palmas 220 7,82 7,26 5,65 5,41 7,28 6,77 6,52 6,25 7,82 7,65
Los Vilos 220 7,74 7,63 8,12 7,96 8,58 8,43 9,39 9,21 9,39 1,93
Nogales 220 23,12 23,09 28,01 27,94 29,84 29,77 32,09 32,01 32,09 0,25
Pan de Azucar 220 6,72 6,67 5,24 5,18 6,17 6,11 6,02 5,95 6,72 0,77
Punta Palmeras 220 6,64 --- 5,09 --- 6,19 --- 5,88 --- 6,64 ---
Tap MR 220 6,66 6,48 4,40 4,27 6,42 6,24 5,07 4,94 6,66 2,70
Tap Talinay 220 5,93 5,82 3,91 3,82 5,72 5,62 4,51 4,42 5,93 1,94
Totoral 220 7,75 7,20 5,63 5,39 7,21 6,72 6,50 6,23 7,75 7,52
Punta Palmeras 12 0,00 --- 25,21 --- 25,21 --- 28,88 --- 28,88 ---
Iasi
Máx
Varió
Iasi
[%]
SubestaciónTens
[kV]
Cortocircuito
1f
Cortocircuito
2f
Cortocircuito
2ft
Cortocircuito
3f
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6.4 Corrientes de Cortocircuito Máxima Instantánea (peak)
ip [kA]
A continuación se presentan las corrientes de cortocircuito máxima instantánea (peak),
considerada para el cierra contra falla, para fallas de tipo trifásico, bifásico aislado,
bifásico a tierra y monofásico a tierra, en los puntos analizados, con la central y sin la
central. Se determina el mayor nivel obtenido de esta en cada punto.
Tabla 15: Corrientes de Cortocircuito Máxima Instantánea (peak) ip [kA]
De los valores expuestos en la tabla se han determinado los mayores valores de corriente
de cortocircuito máxima instantánea (peak), considerada para el cierra contra falla, en
cada punto analizado, considerando el sistema con la inyección de potencia de la central.
Con
Cent
Sin
Cent
Con
Cent
Sin
Cent
Con
Cent
Sin
Cent
Con
Cent
Sin
Cent
Canela II 220 16,22 15,18 11,65 11,13 15,07 14,05 13,47 12,88 16,22 6,85
Los Espinos 220 15,32 15,12 15,78 15,51 16,69 16,41 18,32 18,01 18,32 1,72
Las Palmas 220 17,17 15,87 12,42 11,83 15,99 14,79 14,36 13,68 17,17 8,19
Los Vilos 220 17,23 16,95 18,07 17,69 19,12 18,72 20,97 20,54 20,97 2,09
Nogales 220 52,91 52,85 64,11 63,96 68,29 68,14 73,72 73,54 73,72 0,24
Pan de Azucar 220 14,64 14,50 11,41 11,26 13,44 13,30 13,14 12,97 14,64 0,97
Punta Palmeras 220 14,56 --- 11,15 --- 13,56 --- 12,89 --- 14,56 ---
Tap MR 220 14,54 14,11 9,59 9,29 14,00 13,57 11,08 10,73 14,54 3,05
Tap Talinay 220 12,91 12,62 8,50 8,30 12,46 12,20 9,82 9,58 12,91 2,30
Totoral 220 17,03 15,74 12,36 11,78 15,85 14,68 14,30 13,63 17,03 8,20
Punta Palmeras 12 0,00 --- 55,41 --- 55,41 --- 64,00 --- 64,00 ---
Cortocircuito
2ft
Cortocircuito
3f Ip
Máx
Varió
Ip [%]Subestación
Tens
[kV]
Cortocircuito
1f
Cortocircuito
2f
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6.5 Corrientes de Cortocircuito en Régimen Permanente
Ik [kA]
A continuación se presentan las corrientes de cortocircuito en régimen permanente, para
fallas de tipo trifásico, bifásico aislado, bifásico a tierra y monofásico a tierra, en los
puntos analizados, con la central y sin la central. Se determina el mayor nivel obtenido de
esta en cada punto.
Tabla 16: Corrientes de Cortocircuito en Régimen Permanente Ik [kA]
De los valores expuestos en la tabla se han determinado los mayores valores de corriente
de cortocircuito en régimen permanente, en cada punto analizado, considerando el
sistema con la inyección de potencia de la central.
Con
Cent
Sin
Cent
Con
Cent
Sin
Cent
Con
Cent
Sin
Cent
Con
Cent
Sin
Cent
Canela II 220 7,34 6,91 5,27 5,07 6,81 6,40 6,10 5,86 7,34 6,22
Los Espinos 220 6,83 6,75 7,03 6,92 7,44 7,32 8,16 8,04 8,16 1,49
Las Palmas 220 7,76 7,22 5,61 5,38 7,22 6,73 6,49 6,22 7,76 7,48
Los Vilos 220 7,66 7,55 8,03 7,88 8,49 8,34 9,32 9,15 9,32 1,86
Nogales 220 21,39 21,36 25,92 25,85 27,61 27,54 29,80 29,72 29,80 0,27
Pan de Azucar 220 6,68 6,63 5,21 5,15 6,14 6,08 6,00 5,93 6,68 0,75
Punta Palmeras 220 6,60 --- 5,06 --- 6,15 --- 5,85 --- 6,60 ---
Tap MR 220 6,62 6,45 4,37 4,25 6,38 6,21 5,05 4,91 6,62 2,64
Tap Talinay 220 5,90 5,79 3,89 3,80 5,69 5,59 4,49 4,40 5,90 1,90
Totoral 220 7,69 7,16 5,59 5,36 7,16 6,68 6,46 6,20 7,69 7,40
Punta Palmeras 12 0,00 --- 21,50 --- 21,50 --- 24,83 --- 24,83 ---
Cortocircuito
2ft
Cortocircuito
3f Ik
Máx
Varió
Ik [%]Subestación
Tens
[kV]
Cortocircuito
1f
Cortocircuito
2f
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6.6 Mayores Niveles de las Corrientes de Cortocircuito
A continuación se presentan los mayores niveles de las corrientes de cortocircuito
expuestas anteriormente, correspondientes a las capacidades de ruptura requeridas por
cada interruptor/desconectador. Las cuales posteriormente serán comparadas con las
capacidades existentes en cada uno de estos.
Tabla 17: Mayores Niveles de las Corrientes de Cortocircuito [kA] Con Central conectada
De la Tabla 17 se observa que en las siguientes SS/EE, el aumento de la corriente de
cortocircuito es inferior al 3%
Nogales Pan de Azúcar Los Espinos Los Vilos Tap Talinay Tap Monte Redondo
De este modo, el mayor efecto relativo de la incorporación de la central Punta Palmeras
se observa, además de en la S/E Las palmas, hasta las Subestaciones Totoral y Canela II
con un aumento de alrededor de un 7,5 %.
Ib
[kA]
Mayor
Sin
Cent.
Ib
[kA]
Mayor
Con
Cent.
Varió
Ib
[%]
IbAsy
[kA]
Mayor
Sin
Cent.
IbAsy
[kA]
Mayor
Con
Cent.
Varió
IbAsy
[%]
Ip
[kA]
Mayor
Sin
Cent.
Ip
[kA]
Mayor
Con
Cent.
Varió
Ip
[%]
Ik
[kA]
Mayor
Sin
Cent.
Ik
[kA]
Mayor
Con
Cent.
Varió
Ik
[%]
Nogales 220 29,61 29,69 0,27 32,01 32,09 0,25 73,54 73,72 0,24 29,72 29,80 0,27
Pan de Azucar 220 6,63 6,68 0,75 6,67 6,72 0,77 14,50 14,64 0,97 6,63 6,68 0,75
Los Espinos 220 8,01 8,14 1,62 8,09 8,22 1,67 18,01 18,32 1,72 8,04 8,16 1,49
Los Vilos 220 9,12 9,29 1,86 9,21 9,39 1,93 20,54 20,97 2,09 9,15 9,32 1,86
Tap Talinay 220 5,79 5,90 1,90 5,82 5,93 1,94 12,62 12,91 2,30 5,79 5,90 1,90
Tap MR 220 6,45 6,62 2,64 6,48 6,66 2,70 14,11 14,54 3,05 6,45 6,62 2,64
Canela II 220 6,91 7,34 6,22 6,95 7,39 6,33 15,18 16,22 6,85 6,91 7,34 6,22
Totoral 220 7,16 7,69 7,40 7,20 7,75 7,52 15,74 17,03 8,20 7,16 7,69 7,40
Las Palmas 220 7,22 7,76 7,48 7,26 7,82 7,65 15,87 17,17 8,19 7,22 7,76 7,48
Punta Palmeras 220 --- 6,60 --- --- 6,64 --- --- 14,56 --- --- 6,60 ---
Punta Palmeras 12 --- 24,63 --- --- 28,88 --- --- 64,00 --- --- 24,83 ---
SubestaciónTens
[kV]
Mayores Corrientes de cortocircuito calculadas y su variación en los casos con y sin Proyecto
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6.7 Capacidad de Ruptura
En base al procedimiento, se verifica el adecuado dimensionamiento de los equipos, al
corroborar que estos satisfacen ciertas condiciones, las que se exponen a continuación.
Esto sujeto a las mayores corrientes de cortocircuito determinadas.
La capacidad de ruptura simétrica nominal del interruptor, deberá ser mayor que
la corriente de cortocircuito simétrica de interrupción que se establezca a través de
éste, en el instante de 40 milisegundos después de iniciado el cortocircuito (Ib).
La capacidad de ruptura asimétrica del interruptor, deberá ser mayor que la
corriente de cortocircuito de interrupción asimétrica que se establezca a través de
éste, en el instante de 40 milisegundos después de iniciado el cortocircuito (IbAsy).
La capacidad de cierre contra cortocircuito nominal del interruptor, deberá ser
mayor que la corriente de cortocircuito máxima instantánea (peak), que se
establezca a través de éste (ip).
La corriente de cortocircuito de duración nominal del interruptor dada por el (I2t)
de diseño, deberá ser mayor que el (Ik2t) correspondiente a la corriente de
cortocircuito en régimen permanente para un período de operación de la primera
protección de respaldo.
A continuación, en la siguiente tabla, se presentan las comparaciones entre las
capacidades existentes y las requeridas, de acuerdo a lo estipulado anteriormente, para
así verificar el correcto dimensionamiento de los equipos asociados a cada punto.
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Tabla 18: Comparación entre el valor de Ib máximo obtenido con el existente para cada interruptor
S/I: Sin información
(*): En central Los Espinos no existe interruptor en el lado de 220 [kV] del transformador de poder.
Tabla 19: Comparación entre el valor de IbAsy máximo obtenido con el existente para cada
interruptor
S/I: Sin información
(*): En central Los Espinos no existe interruptor en el lado de 220 [kV] del transformador de poder.
SubestaciónTensión
[kV]Paño
Ib Mayor
Obtenido
[KA]
Cap. de Rupt. Sim. Exist.
[KA]
Canela II 220 JT 7,34 50
Los Espinos (*) 220 --- 8,14 ---
Las Palmas 220 J2 J3 J4 J6 J7 J8 JS 7,76 40
Las Palmas 220 J9 (P. Palmeras) 7,76 31,5
Las Palmas 220 JT1 (Canela I) 7,76 40
Los Vilos 220 J1 J2 J3 J4 JS 9,29 40
Nogales 220 J1 J2 J3 J4 JJ5 J6 J7 J8 J9 J10 J11 J12 29,69 40
Pan de Azúcar 220 J1 J2 J3 J4 JT3 JT4 JT5 JT6 JS 6,68 40
Pan de Azúcar 220 JR 6,68 40
Pan de Azúcar 220 J7 6,68 40
Pan de Azúcar 220 JCES 6,68 40
Pan de Azúcar 220 J7 6,68 40
Punta Palmeras 220 J1 6,60 40
Tap MR 220 J1 6,62 32
Tap Talinay 220 JL J1 5,90 S/I
Totoral 220 JT2 7,69 31,5
Punta Palmeras 12 Trafo. Lado BT 24,63 31,5
SubestaciónTensión
[kV]Paño
Iasi Mayor
Obtenido
[KA]
Cap. de Rupt. Asim. Exist.
[KA]
Canela II 220 JT 7,39 59
Los Espinos (*) 220 --- 8,22 ---
Las Palmas 220 J2 J3 J4 J6 J7 J8 JS 7,82 40
Las Palmas 220 J9 (P. Palmeras) 7,82 31,5
Las Palmas 220 JT1 (Canela I) 7,82 40
Los Vilos 220 J1 J2 J3 J4 JS 9,39 44
Nogales 220 J1 J2 J3 J4 JJ5 J6 J7 J8 J9 J10 J11 J12 32,09 46
Pan de Azúcar 220 J1 J2 J3 J4 JT3 JT4 JT5 JT6 JS 6,72 44
Pan de Azúcar 220 JR 6,72 48
Pan de Azúcar 220 J7 6,72 100
Pan de Azúcar 220 JCES 6,72 51
Pan de Azúcar 220 J7 6,72 100
Punta Palmeras 220 J1 6,64 40
Tap MR 220 J1 6,66 40
Tap Talinay 220 JL J1 5,93 S/I
Totoral 220 JT2 7,75 31,5
Punta Palmeras 12 Trafo. Lado BT 28,88 31,5
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Tabla 20: Comparación entre el valor de Ip máximo obtenido con el existente para cada interruptor
S/I: Sin información
(*): En central Los Espinos no existe interruptor en el lado de 220 [kV] del transformador de poder.
Tabla 21: Comparación entre el valor de Ik máximo obtenido con el existente para cada interruptor
S/I: Sin información
(*): En central Los Espinos no existe interruptor en el lado de 220 [kV] del transformador de poder.
SubestaciónTensión
[kV]Paño
Ip Mayor
Obtenido
[KA]
Cap. de Cierre en C. Ccto.
Exist. [KA]
Canela II 220 JT 16,22 100
Los Espinos (*) 220 --- 18,32 ---
Las Palmas 220 J2 J3 J4 J6 J7 J8 JS 17,17 100
Las Palmas 220 J9 (P. Palmeras) 17,17 100
Las Palmas 220 JT1 (Canela I) 17,17 100
Los Vilos 220 J1 J2 J3 J4 JS 20,97 100
Nogales 220 J1 J2 J3 J4 JJ5 J6 J7 J8 J9 J10 J11 J12 73,72 100
Pan de Azúcar 220 J1 J2 J3 J4 JT3 JT4 JT5 JT6 JS 14,64 100
Pan de Azúcar 220 JR 14,64 125
Pan de Azúcar 220 J7 14,64 100
Pan de Azúcar 220 JCES 14,64 100
Pan de Azúcar 220 J7 14,64 100
Punta Palmeras 220 J1 14,56 100
Tap MR 220 J1 14,54 79
Tap Talinay 220 JL J1 12,91 S/I
Totoral 220 JT2 17,03 82
Punta Palmeras 12 Trafo. Lado BT 64,00 80
SubestaciónTensión
[kV]Paño
Ik Mayor
Obtenido
[KA]
Capacidad de ruptura
permanente [KA]
Canela II 220 JT 7,34 50
Los Espinos (*) 220 --- 8,16 ---
Las Palmas 220 J2 J3 J4 J6 J7 J8 JS 7,76 40
Las Palmas 220 J9 (P. Palmeras) 7,76 31,5
Las Palmas 220 JT1 (Canela I) 7,76 40
Los Vilos 220 J1 J2 J3 J4 JS 9,32 40
Nogales 220 J1 J2 J3 J4 JJ5 J6 J7 J8 J9 J10 J11 J12 29,80 40
Pan de Azúcar 220 J1 J2 J3 J4 JT3 JT4 JT5 JT6 JS 6,68 40
Pan de Azúcar 220 JR 6,68 40
Pan de Azúcar 220 J7 6,68 40
Pan de Azúcar 220 JCES 6,68 40
Pan de Azúcar 220 J7 6,68 40
Punta Palmeras 220 J1 6,60 40
Tap MR 220 J1 6,62 32
Tap Talinay 220 JL J1 5,90 S/I
Totoral 220 JT2 7,69 31,5
Punta Palmeras 12 Trafo. Lado BT 24,83 31,5
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Las Tabla 18 a la Tabla 21 muestran que todos los interruptores en evaluación,
considerando el sistema con la central conectada, y sin ella, no superan las capacidades
existentes de los equipos analizados.
Lo anterior determina que los equipos estudiados están adecuadamente dimensionados
para operar en el sistema, ya que satisfacen las condiciones exigidas por el
procedimiento, con la nueva central conectada, por lo que no se requiere reemplazarlos.
Solamente la capacidad de un interruptor no pudo ser encontrada tras la búsqueda
realizada, el tap-off Talinay. Sin embargo, la corriente de cortocircuito a la que es
sometido este interruptor es bastante menor que la capacidad mínima de ruptura para
cualquier equipo interruptor de 220 kV. En efecto, de acuerdo a la experiencia del
consultor y tomando como antecedente la licitación para el interruptor 52J9 de Las
Palmas, que corresponde al interruptor de Punta Palmeras, el equipo de menor capacidad
disponible en el mercado está especificado para:
Ib = 31,5 kA - (Talinay = 5,90 kA)
Iasy = 31,5 kA - (Talinay = 5,93 kA)
Ip = 80,0 kA - (Talinay = 12,91 kA)
Al observar la comparación entre el interruptor con menor capacidad disponible en el
mercado, esto para un nivel de tensión de 220 kV, y los niveles obtenidos para la
corriente de cortocircuito en el Tap.off Talinay, se observa una holgura de más de 5
veces.
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7 CONCLUSIONES
Como se ha descrito a lo largo del informe, Acciona Energía S.A. requiere realizar
estudios de cortocircuito para la central eólica Punta Palmeras, con el fin de determinar el
comportamiento del SIC con el aporte de dicha Central.
El análisis de los resultados del estudio de cortocircuitos permite concluir que al entrar en
funcionamiento la central, esta no produce inconvenientes en el correcto funcionamiento
del SIC. Esto debido a que los niveles de cortocircuito aumentan levemente considerando
la incorporación de la central al SIC.
Por otra parte, los niveles de cortocircuitos obtenidos en los puntos aledaños a las nuevas
instalaciones de la central, no sobrepasan la capacidad de ruptura de los equipos
estudiados, por lo que se concluye que no es necesario el cambio de dichos equipos.
Se revisó la capacidad de los interruptores y desconectadores de las subestaciones
cercanas. Los transformadores de corriente (saturación) serán revisados en otro estudio
que se desarrolla paralelamente al presente informe. Respecto de las trampas de onda,
será incorporado su análisis una vez que Transelec haya enviado la información de éstas.
En el caso de la S/E Talinay, de acuerdo a la experiencia del consultor y tomando como
antecedente la licitación para el interruptor 52J9 de Las Palmas que corresponde al
interruptor de Punta Palmeras, el equipo de menor capacidad disponible en el mercado
considerando un nivel de tensión de 220 kV, está especificado para:
Ib = 31,5 kA - (Talinay = 5,90 kA)
Iasy = 31,5 kA - (Talinay = 5,93 kA)
Ip = 80,0 kA - (Talinay = 12,91 kA)
Más aún, el efecto en el nivel de cortocircuito de la incorporación de la central es escaso
en el caso de la S/E Talinay, presentando un aumento porcentual inferior al 2,3% de la
corriente de cortocircuito. En base a estos antecedente, el consultor estima que queda
demostrado que la incorporación de la S/E Punta Palmeras no afectará el funcionamiento
normal de interruptores instalados en las cercanías de la subestación Punta Palmeras. Así
también se comprueba el correcto dimensionamiento al interior del parque eólico Punta
palmeras.
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Finalmente, el resultado del estudio realizado indica que el comportamiento de las
instalaciones de la central, cumple con las disposiciones establecidas en el procedimiento
de la Dirección de Operación: “Términos y condiciones de cálculo de corrientes de
cortocircuito para la verificación del dimensionamiento de interruptores en el Sistema
Interconectado Central”.
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8 ANEXO: RESULTADOS DE SIMULACIONES EN DIGSILENT PF
8.1 Anexo 1. Sin central, Cortocircuito trifásico
8.2 Anexo 2. Sin central, Cortocircuito bifásico a tierra
8.3 Anexo 3. Sin central, Cortocircuito bifásico
8.4 Anexo 4. Sin central, Cortocircuito monofásico a tierra
8.5 Anexo 5. Con central, Cortocircuito trifásico
8.6 Anexo 6. Con central, Cortocircuito bifásico a tierra
8.7 Anexo 7. Con central, Cortocircuito bifásico
8.8 Anexo 8. Con central, Cortocircuito monofásico a tierra