Analisis de la operación transiente de lineas de transmision

UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA

FACULTAD DE INGENIERA, CIENCIAS Y ADMINISTRACIN

DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA

ANLISIS DE LA OPERACIN TRANSIENTE DE

LNEAS DE 220 KV DEL SISTEMA

INTERCONECTADO CENTRAL ZONA SUR ANTE

RECONEXIONES AUTOMTICAS

JUAN TEODOBERTO PARRA ASTETE

2012

UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA

FACULTAD DE INGENIERA, CIENCIAS Y ADMINISTRACIN

DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA

Anlisis de la operacin transiente de lneas de 220 kV

del Sistema Interconectado Central Zona Sur ante

reconexiones automticas

_____________________________________________

TRABAJO PARA OPTAR AL TTULO

DE INGENIERO CIVIL ELECTRICISTA

_____________________________________________

Profesor Gua: Boris Javier Pavez Lazo

JUAN TEODOBERTO PARRA ASTETE

2012

ANLISIS DE LA OPERACIN TRANSIENTE DE LNEAS DE 220 KV DEL SISTEMA INTERCONECTADO CENTRAL ZONA SUR ANTE RECONEXIONES

AUTOMTICAS JUAN TEODOBERTO PARRA ASTETE

COMISIN EXAMINADORA

BORIS JAVIER PAVEZ LAZO

PROFESOR GUA

MANUEL VILLARROEL MORENO IVONNE GUTIERREZ MONTENEGRO

Profesor Examinador 1 Profesor Examinador 2

JORGE VARGAS ROMERO

Profesor Examinador 3

Nota trabajo escrito :

Nota examen :

Nota final :

AGRADECIMIENTOS

A cada uno de los compaeros de carrera, amigos, y familiares que me dieron su apoyo y

me desearon xito durante el desarrollo del proceso de trabajo de ttulo. Al Sr. Boris Pavez Lazo

por su tiempo dedicado a revisar y corregir este documento, a los Seores Jorge Vargas Romero,

Alex Guerrero, y Luis Anticoi, Ingenieros de la empresa Transelec, por su apoyo con informacin

indispensable para el xito de este trabajo.

RESUMEN

En este trabajo se realiza un estudio de los transitorios por maniobras en lneas de 220 kV

del SIC Zona Sur que tienen reactores en su extremo receptor, especficamente aquellas lneas

conectadas a la subestacin Puerto Montt. La maniobra principal analizada es la reconexin

automtica, observando los niveles de sobretensin y sobrecorriente, adicionalmente se

investigan las condiciones bajo las cuales la reconexin no es exitosa. Tambin se determina si el

retiro de los reactores al momento de la reconexin puede ser solucin a este problema.

Se comienza con una definicin de perodo transiente, o transitorio, que en el contexto de

una reconexin de lneas de transmisin es llamado transitorio por maniobra. Es importante el

perodo transiente, ya que al presentarse una sobretensin transitoria los dispositivos que se

encuentran conectados al sistema pueden daarse.

No slo se centra el inters en el aumento repentino de las tensiones y corrientes al

momento de la reconexin de lneas, sino que adems se observa el problema que se presenta en

la lnea ValdiviaPuerto Montt, donde en algunas ocasiones la reconexin automtica no ha sido

exitosa, debido a que el reactor compensador energiza la lnea mientras sta se encuentra

desconectada en ambos extremos, durante un tiempo superior al tiempo de reconexin

configurado. Por otro lado, el inicio de la reconexin est permitido slo para lneas

desenergizadas.

La zona de estudio del Sistema Interconectado Central, se modela a partir de parmetros

reales de lneas de transmisin, transformadores, y generadores. Se modela usando el software

DIgSILENT Powerfactory.

Los principales resultados de las simulaciones, para anlisis de sobretensiones durante la

reconexin de la lnea Valdivia-Puerto Montt, se obtienen para escenarios de alta y baja carga, y

para distintos tipos de fallas. Tambin se obtienen resultados del estudio de resonancia e

impedancia armnica en la misma lnea.

En relacin a las sobretensiones los resultados muestran que stas no superan los 2 pu/fase

en el extremo receptor de la lnea, independiente de la conexin o desconexin del reactor

compensador, considerando valores de carga atrapada de hasta 0,6 pu/fase. Con respecto a las

causas de una reconexin no exitosa, se concluye que stas se deben a que el tiempo de descarga

de la carga oscilatoria del conjunto lnea y reactor, luego de la desconexin, es demasiado

extenso, es decir tarda demasiado en alcanzar una amplitud mxima de 0,27 pu/fase necesaria

para la reconexin. La carga atrapada tarda en disiparse y oscila a frecuencias cercanas a los 36

Hz, que es la frecuencia natural de oscilacin del conjunto lnea- reactor en la lnea Valdivia-

Puerto Montt. Este valor de frecuencia est por debajo de los 50 Hz, por lo que no se observa

resonancia a frecuencia industrial. Por otra parte se observa que una desconexin del reactor

compensador, independiente del tipo de falla o escenario de operacin, implica que la lnea se

descargue ms rpido que en el caso de reactor conectado. Esto ltimo permitira que la

reconexin automtica sea siempre exitosa, evitando adems un hipottico fenmeno de

resonancia entre la lnea y el reactor.

NDICE DE CONTENIDOS

Captulo 1. Introduccin......................................................................................................... 1

1.1. Introduccin al problema ............................................................................................. 1

1.2. Objetivos ...................................................................................................................... 2

Captulo 2. Presentacin del problema................................................................................... 4

2.1. Antecedentes generales ................................................................................................ 4

2.2. Revisin bibliogrfica .................................................................................................. 7

2.3. Reconexin de lneas de transmisin ......................................................................... 11

2.4. Respuesta en frecuencia para redes y componentes .................................................. 15

2.5. Resonancia ................................................................................................................. 16

2.6. DIgSILENT Powerfactory ......................................................................................... 17

2.6.1. Clculo de cortocircuito en DIgSILENT ................................................................ 18

2.6.2. Anlisis de transitorios electromagnticos ............................................................. 20

Captulo 3. Modelacin SIC Zona Sur ................................................................................. 23

3.1. Modelo del SIC Zona Sur .......................................................................................... 23

3.1.1. Parmetros para la modelacin de lneas de transmisin ....................................... 24

3.1.2. Parmetros para la modelacin de transformadores ............................................... 28

3.1.3. Parmetros para la modelacin de dispositivos de reconexin............................... 29

3.1.4. Parmetros para la modelacin de reactores ........................................................... 30

3.1.5. Parmetros para la modelacin de generadores ...................................................... 31

3.1.6. Modelo del sistema equivalente .............................................................................. 32

3.2. Modelacin en el DIgSILENT Powerfactory ............................................................ 34

3.2.1. Configuracin para lneas de transmisin ............................................................... 34

3.2.2. Dispositivos de reconexin automtica .................................................................. 36

3.3. Validacin del modelo ............................................................................................... 36

3.3.1. Validacin del flujo de potencia ............................................................................. 36

3.3.2. Validacin en modo de transitorios electromagnticos .......................................... 39

3.4. Definicin de casos de estudio del modelo ................................................................ 44

Captulo 4. Resultados y discusin ...................................................................................... 47

4.1. Resultados de estudio de sobretensiones ................................................................... 47

4.1.1. Resultados de sobretensiones en reconexin con carga atrapada ........................... 63

4.2. Resultados de estudio de sobrecorrientes .................................................................. 65

4.3. Resultados del estudio de resonancia......................................................................... 74

4.4. Frecuencia de resonancia considerando impedancias mutuas ................................... 78

Captulo 5. Conclusiones y comentarios .............................................................................. 81

Nomenclatura ....................................................................................................................... 85

Bibliografa .......................................................................................................................... 86

Anexo A ............................................................................................................................... 88

INDICE DE TABLAS

Tabla 2.1. Parmetros que intervienen en la influencia de sobretensiones (Chaj, 2008) ............... 5

Tabla 3.1. Parmetros de la lnea Charra Temuco ................................................................... 25 Tabla 3.2. Parmetros de la lnea Charra Cautn ..................................................................... 25 Tabla 3.3. Parmetros de la lnea Temuco Cautn ..................................................................... 25 Tabla 3.4. Parmetros de la lnea Cautn Valdivia .................................................................... 26 Tabla 3.5. Parmetros lnea Valdivia Puerto Montt ................................................................. 27 Tabla 3.6. Principales caractersticas de los transformadores ...................................................... 28

Tabla 3.7. Parmetros de los transformadores ............................................................................. 29

Tabla 3.8. Dispositivos de reconexin automtica de la lnea Cautn Valdivia ........................ 29 Tabla 3.9. Dispositivos de reconexin automtica lnea Valdivia Pto Montt C1 ...................... 30 Tabla 3.10. Dispositivos de reconexin automtica lnea Valdivia Pto Montt, C2. .................. 30 Tabla 3.11. Parmetros de los reactores modelados. .................................................................... 31

Tabla 3.12. Parmetros de los generadores de las Centrales a modelar ....................................... 31

Tabla 3.13. Parmetros de los generadores de las Centrales a modelar (continuacin) ............... 31

Tabla 3.14. Datos del sistema equivalente en Charra 220 kV .................................................... 32

Tabla 3.15. Datos del sistema equivalente en Melipulli 110 kV .................................................. 32

Tabla 3.16. Datos del sistema equivalente en Barro Blanco 66 kV ............................................. 32

Tabla 3.17. Potencias de generacin del SIC Sur reducido el viernes 13 de enero ...................... 37

Tabla 3.18. Flujo en las lneas del SIC Sur reducido el viernes 13 de enero ............................... 37

Tabla 3.19. Cargas de las barras del SIC Sur reducido el viernes 13 de enero ............................ 37

Tabla 3.20. Tensiones en las barras del SIC Sur reducido el viernes 13 de enero ....................... 38

Tabla 3.21. Potencias de generacin del SIC Sur reducido el sbado 01 de septiembre .............. 38

Tabla 3.22. Flujo de potencias del SIC Sur el sbado 01 de septiembre ...................................... 38

Tabla 3.23. Potencias de cargas del SIC Sur reducido el sbado 01 de septiembre ..................... 39

Tabla 3.24. Tensiones de las barras del SIC Sur reducido el sbado 01 de septiembre ............... 39

Tabla 3.25. Comparacin de tensiones ......................................................................................... 41

Tabla 3.26. Comparacin de tensiones ......................................................................................... 43

Tabla 3.27. Tiempos para la reconexin automtica de la lnea Valdivia - P. Montt C1 ............. 45

Tabla 3.28. Tiempos para la reconexin automtica de la lnea Valdivia - P. Montt C2 ............. 45

Tabla 4.1. Resumen de los resultados obtenidos en los casos 1 al 4 ............................................ 53

Tabla 4.2. Resumen de los resultados obtenidos en los casos 5 al 8 ............................................ 59

Tabla 4.3. Resultados adicionales obtenidos en los casos 5 al 8. ................................................. 60

Tabla 4.4. Sobretensiones para reconexiones con carga atrapada oscilatoria alta ........................ 63

Tabla 4.5. Sobretensiones para reconexiones con carga atrapada DC alta ................................... 63

Tabla 4.6. Sobretensiones para reconexiones C2 con carga atrapada oscilatoria alta .................. 64

Tabla 4.7. Sobretensiones para reconexiones C2 con carga atrapada DC alta ............................. 64

INDICE DE FIGURAS

Figura 2.1. Configuracin propicia para resonancia ...................................................................... 6

Figura 2.2. Esquema de reconexin automtica ........................................................................... 12

Figura 2.3. Representacin de la reconexin exitosa de una lnea de transmisin ...................... 13

Figura 2.4. Representacin de la reconexin automtica no exitosa ............................................ 14

Figura 2.5. Respuesta de frecuencia en un Sistema Elctrico de Potencia................................... 15

Figura 2.6. Punto de inters de observacin de la Impedancia Armnica Equivalente. .............. 16

Figura 2.7. Diagrama de Impedancia Armnica .......................................................................... 17

Figura 2.8. Seleccin sobre la barra y ejecucion de una falla en DIgSILENT. ............................ 18

Figura 2.9. Ventana de configuracin del tipo de falla en DIgSILENT ....................................... 19

Figura 2.10. Ventana tpica de resultados EMT en DIgSILENT ................................................. 21

Figura 3.1. Representacin del SIC Zona Sur . ............................................................................ 23

Figura 3.2. Principales lneas y barras del SIC Zona Sur en estudio............................................ 24

Figura 3.3. Diagrama en DIgSILENT del modelo usado ............................................................. 33

Figura 3.4. Ventana de ingreso de parmetros de un tipo de lnea. .............................................. 34

Figura 3.5. Ventana de ingreso de parmetros influyentes en simulacin EMT .......................... 35

Figura 3.6. Datos bsicos para modelo de lnea con parmetros distribuidos .............................. 35

Figura 3.7. Comparacin de resultados de corrientes................................................................... 40

Figura 3.8. Comparacin de resultados de tensiones ................................................................... 41

Figura 3.9. Comparacin de resultados de corrientes................................................................... 42

Figura 3.10. Comparacin de resultados de tensiones ................................................................. 43

Figura 4.1. Oscilografias reales de una falla monofsica en el circuito C1 ................................. 48

Figura 4.2. Identificacin de interruptores a operar en los casos 1 y 2. ....................................... 48

Figura 4.3. Resultados de tensin caso 1, subestacin Valdivia .................................................. 49

Figura 4.4. Resultados de tensiones caso 2, subestacin Valdivia ............................................... 50

Figura 4.5. Interruptores a operar en los casos 3 y 4. ................................................................... 50



Figura 4.8. Comparacin de resultados de sobretensin casos 1 a 4 ............................................ 54

Figura 4.9. Identificacin de interruptores a operar en los casos 5 y 6. ....................................... 54

Figura 4.10. Resultados de tensiones caso 5, subestacin Valdivia ............................................. 55

Figura 4.11. Resultados de tensin caso 6, subestacin Valdivia ................................................ 56

Figura 4.12. Identificacin de interruptores a operar en los casos 7 y 8. ..................................... 56



Figura 4.15.Comparacin de sobretensiones casos 5 al 8 ............................................................ 59

Figura 4.16. Sobretensiones para diferentes tipos de fallas .......................................................... 61

Figura 4.17. Descarga de carga atrapada para distintos tipos de fallas ........................................ 62

Figura 4.18. Magnitud de sobretensiones en distintos instantes de reconexin ........................... 65

Figura 4.19. Resultados de corriente de fase, lado subestacin Valdivia..................................... 66








Figura 4.27. lnea Valdivia - P. Montt C1, para estudio de Impedancia Armnica. .................... 74

Figura 4.28. Impedancia Armonica entre la lnea Valdivia - P. Montt C1 y el reactor ................ 74

Figura 4.29. Impedancia Armnica del sistema en la barra Valdivia .......................................... 75

Figura 4.30. Circuito de estudio, lnea B. Blanco - P. Montt y el reactor compensador. ............. 75

Figura 4.31. Impedancia Armnica del circuito lnea B. Blanco - P. Montt y el reactor ............. 76

Figura 4.32. Circuito de estudio lnea Valdivia - P. Montt C2 y reactor compensador. .............. 76

Figura 4.33. Impedancia Armnica de lnea Valdivia - P. Montt C2 y reactor. ........................... 77

Figura 4.34. Impedancia Armnica del sistema en Valdivia ........................................................ 77

Figura 4.35. Impedancia Armnica en lnea 1, considerando susceptancia mutua. ..................... 78

Figura 4.36. Impedancia Armnica en lnea 2, considerando susceptancia mutua. ..................... 79

CAPTULO 1

INTRODUCCIN

Captulo 1. Introduccin

Anlisis de la operacin transiente de lneas de 220 kV del Sistema Interconectado Central Zona Sur. 1

CAPTULO 1. INTRODUCCIN

1.1. Introduccin al problema

Dentro del Sistema Elctrico de Potencia (SEP), se puede identificar el subsistema de

transmisin, siendo el elemento ms importante la lnea de transmisin. La mayor parte del

tiempo estas lneas se encuentran operando, permitiendo la transferencia de energa elctrica

entre diferentes puntos del sistema. Pero existen ocasiones en que ocurren cambios repentinos de

las condiciones de operacin, obligando a la desconexin y/o posterior reconexin de las lneas,

provocada por fallas en el sistema. Es importante estudiar los perodos inmediatamente despus

de los mencionados cambios repentinos, ya que en ellos los componentes del sistema sufren las

mayores solicitaciones de corriente o de tensiones. A dichos perodos se les llama transitorios.

Un transitorio es el tiempo que transcurre entre dos estados estacionarios, en la cual las

variables elctricas (voltaje, corriente y frecuencia) se ven modificadas temporalmente, es decir,

se manifiesta un cambio repentino de sus magnitudes, que si se deben a la desconexin, conexin

o reconexin de algn elemento del SEP, se les llama transitorios por maniobra.

Es importante estudiar este perodo, ya que al presentarse una sobretensin transitoria los

dispositivos que se encuentran conectados al sistema pueden daarse, incluyendo los

interruptores, ya que la onda de sobretensin viaja desde el punto donde surge hasta el equipo

mediante la lnea que los conecta.

Pero el estudio de los transitorios por maniobra no slo es de inters por el aumento

repentino de las tensiones y corrientes en una reconexin automtica de lneas de transmisin,

sino que tambin porque pueden existir problemas como el que se presenta en el Sistema

Interconectado Central, especficamente en la lnea Valdivia - Puerto Montt 220 kV, donde en

ocasiones la reconexin automtica no es exitosa, posiblemente debido a que el reactor

compensador de reactivos energiza la lnea cuando est desconectada. sta energizacin ocurre

durante un tiempo superior al tiempo de reconexin configurado, y el inicio de la reconexin est

permitido slo para lneas desenergizadas.

El estudio para la deteccin de sobretensiones y corrientes es de inters mundial. Adems

en este trabajo se aborda el problema de la reconexin automtica fallida que es de inters para la

empresa propietaria de las lneas, Transelec.

Captulo 1. Introduccin


En este trabajo de ttulo se realiza un estudio de transitorios por maniobras en la zona sur

del SIC, en lneas de 220 kV que tienen reactores en su extremo receptor, especficamente

aquellas conectadas a la subestacin Puerto Montt. La maniobra principal analizada es la

reconexin automtica, observando los niveles de sobretensin y sobrecorriente, adems se

investigan las condiciones bajo las cuales la reconexin no es exitosa. Tambin se analiza si el

retiro de los reactores al momento de la reconexin puede ser solucin al problema. Para esto se

debe modelar la lnea en estudio usando un software de simulacin de Transitorios

Electromagnticos (EMTP) y realizar simulaciones de maniobras en las lneas indicadas,

estudiando los fenmenos ocurridos en la reconexin.

1.2. Objetivos

Objetivo General

- Analizar el comportamiento Transitorio en lneas de transmisin de la zona sur del SIC, al

producirse reconexiones automticas.

Objetivos Especficos

1. Realizar y validar un modelo de la zona sur del SIC, que permite el estudio de lneas

y reactores de la subestacin Puerto Montt, con lneas en modelo de parmetros

distribuidos dependientes de la frecuencia.

2. Estudiar la magnitud de sobretensiones y sobrecorrientes, durante la reconexin de

las lneas de transmisin.

3. Identificar condiciones bajo las cuales la reconexin automtica resulta fallida.

4. Determinar cul es el mejor escenario de operacin en la reconexin automtica de la

lnea post-falla, verificando si sta debe retomar su operacin post-falla, con o sin los

reactores conectados.

CAPTULO 2

PRESENTACIN DEL PROBLEMA

Captulo 2. Presentacin del problema


CAPTULO 2. PRESENTACIN DEL PROBLEMA

2.1. Antecedentes generales

En su rgimen de operacin, las lneas de transmisin se pueden analizar, en rgimen

estacionario y rgimen transitorio.

El anlisis del estado transitorio cobra relevancia en ocasiones en que ocurren cambios

repentinos de las condiciones de operacin, que obligan a la desconexin y posterior reconexin

de las lneas de transmisin mediante interruptores. En el perodo transiente (inmediatamente

despus de los mencionados cambios), los componentes del sistema sufren las mayores

solicitaciones de corriente o de tensiones.

Las ondas electromagnticas de tensin y corriente que se producen como consecuencia de

alteraciones violentas de las caractersticas elctricas del sistema, se desplazan a lo largo de las

lneas a una velocidad cercana a la de la luz (casi 300 m/s en lneas areas), reflejndose o

refractndose en los extremos o en las discontinuidades de impedancia. A pesar de que sufren

una rpida atenuacin, la superposicin de las ondas incidentes y reflejadas, conduce

normalmente a elevaciones temporales de la tensin en algunos puntos, incluso hasta valores que

pueden sobrepasar los lmites admisibles y destruir el aislamiento de los equipos. Ello es

particularmente grave en el caso de equipos de gran costo y difcil reparacin, como

transformadores y generadores. (Brokering, Palma Behnke, & Vargas Daz, 2006)

Las operaciones de maniobra ms comunes son la Energizacin de lneas, Rechazo de carga

al final de la lnea, Rechazo de carga al final de la lnea seguido de una apertura en la misma,

Interrupcin de una lnea en vaco y Desconexin de reactores (Chaj, 2008)

Al momento de energizar o desenergizar una lnea de transmisin sta puede encontrarse en

vaco (extremo abierto), con una carga capacitiva o inductiva, o puede ser que se encuentre en

cortocircuito, en cada caso la sobretensin es distinta. Las caractersticas de estos transitorios, no

dependen del tipo de equipo de interrupcin, sino que precisamente de los parmetros y de la

localizacin de los componentes de la red. En la Tabla 2.1 se presentan los parmetros de la red,

que influyen en el valor de la sobretensin en sistemas de alta tensin. (Chaj, 2008).



Tabla 2.1. Parmetros que intervienen en la influencia de sobretensiones (Chaj, 2008)

Parmetros de la red y del interruptor que

intervienen en las sobretensiones por maniobra

de conexin o reconexin

Influencia sobre los factores de

sobretensin total

Fuerte Mediana Pequea

Parmetros de lnea

L, C y R de secuencia positiva y cero X X

Dependencia de la frecuencia de los parmetros de la

lnea de transmisin X X

Longitud de lnea X

Grado de compensacin paralela X

Grado de compensacin serie X X

Terminacin de la lnea (abierta o con reactancia) X

Efecto corona X

Saturacin de reactores con ncleo magntico X

Parmetros del interruptor

Mxima separacin entre contactos X

Caracterstica dielctrica del cierre X

Presencia de resistencia de cierre o de pre insercin X

Valor de resistencia de cierre o de pre insercin X

Punto de la onda de voltaje en cual se maniobra X

Parmetro de la fuente

Tensin de servicio X

Frecuencia de servicio X

Potencia de cortocircuito del sistema alimentado X

Red inductiva compleja X

Grado de puesta a tierra del sistema X

Lo anterior justifica que en cada sistema elctrico se deba hacer un estudio distinto de

sobretensiones, pues los parmetros indicados en la Tabla 2.1 son diferentes para cada sistema.

Pero la maniobra de reconexin de una lnea de transmisin no slo es de inters por las

sobretensiones que se puedan originar, sino que adems se hace necesario estudiar ocasiones en

que la reconexin no es exitosa, posiblemente debido al fenmeno de resonancia. En efecto los

componentes elctricos del sistema de potencia al estar conformados por elementos resistivos,

inductivos y capacitivos, en algunas condiciones particulares de su operacin o de su

configuracin elctrica, pueden constituir circuitos resonantes.



Una configuracin resonante la constituye una lnea desconectada con sus reactores, con los

dos extremos abiertos y sin conexin a tierra (figura 2.1). En la lnea desconectada se inducirn

tensiones a una frecuencia cercana a la natural del circuito R-L-C formado, excitando un modo

resonante.

Figura 2.1. Configuracin propicia para resonancia

Existen diversos enfoques o procedimientos para el clculo de las sobretensiones, de

dificultad y precisin variables. (Brokering, Palma Behnke, & Vargas Daz, 2006)

La descripcin matemtica de los Transitorios Electromagnticos tiene en general una

forma de conjunto de ecuaciones diferenciales basado en las leyes de Kirchhoff; estas describen

la respuesta del circuito formado por resistencias, inductancias y capacitancias en presencia de un

estmulo especificado. La manipulacin de las frmulas y el anlisis de las redes es muy

complejo debido a las interacciones de los fenmenos elctrico, mecnico y trmico. El clculo

de los transitorios electromagnticos para grandes sistemas de potencia es prcticamente muy

difcil. (Watson & Arrillaga, 2007)

Como ocurre normalmente con los problemas que se representan a travs de ecuaciones

diferenciales, es posible buscar la solucin mediante procedimientos analgicos, como el

llamado analizador de transitorios, usado desde la dcada del 30, o a travs de procedimientos

numricos. (Brokering, Palma Behnke, & Vargas Daz, 2006).

L1

L2



Una de las dificultades que presentan estos estudios radica en las diferentes

representaciones de aquellos elementos cuyos parmetros pueden considerarse concentrados

(transformadores, generadores, condensadores, reactores, etc.) y de aquellos otros cuyos

parmetros son distribuidos (lneas y cables). Es necesario que la lnea de transmisin sea

representada por el modelo de parmetros distribuidos al momento de estudiar fenmenos

transitorios (Watson & Arrillaga, 2007), esto debido a que los fenmenos ocurren en un amplio

rango de frecuencia, y los parmetros de la lnea dependen de la frecuencia. Los modelos de

lnea ms usados son: (i) Bergeron: parmetros distribuidos con frecuencia constante, y (ii)

Modelo de J. Mart: Parmetros distribuidos dependientes de la frecuencia.

Desde mediados de 1960 la simulacin transitoria se comenz a realizar con ordenadores

digitales. El desarrollo de los programas de transitorios electromagnticos (EMTP) permite

obtener una solucin digital del problema desde varios enfoques distintos dependiendo de la

precisin que se desee.

Actualmente los paquetes de software de simulacin de transitorios son intensamente

desarrollados, dotados de uso fcil, visualmente consiste en "arrastrar y soltar", son capaces de

representar grficamente los resultados, exportacin e importacin de datos en diferentes

formatos, etc. Los software de simulacin ms populares son: ATP-EMTP, PSCAD-EMTDC,

PowerFactory DIgSILENT, Matlab Power System Blockset, Simulator PowerWorld, PSS / E,

(Watson & Arrillaga, 2007).

2.2. Revisin Bibliogrfica

A continuacin se presenta en forma resumida una seleccin de artculos que se refieren al

tema principal de este estudio y que resultaron de mayor aporte a la investigacin:



Anlisis de sobretensiones debido a transitorios por maniobras en sistemas elctricos de

potencia mayores de 300 kV (Chaj, 2008)

Este es un trabajo de ttulo que muestra el anlisis de sobretensiones elctricas transitorias

en un SEP, argumentando que el anlisis de sobretensiones elctricas transitorias es muy

complejo y complicado si no se utiliza alguna herramienta informtica, y tomando en cuenta que

hoy en da un ingeniero en potencia se ve obligado a utilizar este tipo de herramientas para las

simulaciones digitales de un SEP. En l se resuelve el problema mediante simulacin digital

utilizando ATP, se muestran los fundamentos tericos del fenmeno transiente y se realiza el

estudio en un sistema real como es la lnea que interconecta a los pases de Guatemala y Mxico.

Se obtienen las mximas sobretensiones por maniobra, provocadas por energizacin en vaco de

la lnea, energizacin del banco de reactores, recierre monopolar por falla, entre otros.

Anlisis de transitorios electromagnticos en la energizacin de elementos de Transmisin

utilizando el programa DIgSILENT POWER FACTORY (Montalvo, 2010)

En este trabajo se muestra la elaboracin de un procedimiento de anlisis en la energizacin

de elementos de transmisin utilizando DIgSILENT PowerFactory. Esta propuesta no slo

permite estudiar la teora de los transitorios electromagnticos, sino que adems permite saber

cmo se debe configurar el software DIgSILENT PowerFactory para dichos efectos. Tambin

compara resultados con los obtenidos usando ATP.

Anlisis de sobrevoltajes a frecuencia industrial y por maniobra en lneas de transmisin a

nivel de 500 kV (Proao & Sailena, 2010)

Describe el estudio de un nuevo sistema de transmisin de 500 kV en el sistema elctrico

Ecuatoriano donde se determinan los sobrevoltajes en la operacin del futuro sistema. El estudio

se realiza usando el software DIgSILENT PowerFactory y ATP.



Estudios de recierre tripolares y monopolares para la lnea de transmisin el Inga-Yaguachi

de 500 kV (Lara, 2010)

Se muestra el estudio de transitorios en la reconexin de una lnea de transmisin. Resulta

de importancia pues muestra cmo se modela un sistema elctrico en DIgSILENT PowerFactory,

adicionalmente incorpora simulaciones para observar la operacin transiente.

Clculo de transitorios en lneas de transmisin a 230 kV con aplicacin a la lnea

Quevedo Totoras. (Sola, 2010)

Este trabajo de ttulo aborda el tema de los transitorios elctricos. El objetivo general del

mismo es determinar la magnitud de sobrevoltajes temporales y de maniobra en una lnea de

transmisin. Permite ver un anlisis y clculo de sobrevoltajes temporales y de maniobra en una

lnea de transmisin, haciendo uso del Programa para Anlisis de Transitorios Electromagnticos,

ATP. Adems se presentan definiciones generales sobre transitorios en lneas de transmisin,

sobrevoltajes transitorios, energizacin y recierre de una lnea de transmisin, y resultados para

una lnea real de 230 kV desde Totoras a Quevedo, en Ecuador.

Anlisis de un caso de resonancia a frecuencia industrial en el sistema elctrico peruano

(Torres, 2005)

Este articulo describe el anlisis de una falla ocurrida en el sistema elctrico Peruano en el

cual, se han identificado eventos con transitorios electromagnticos. Particularmente se presenta

un caso de resonancia a frecuencia industrial en el rea llamada Anillo de Tingo Mara

conformado por lneas de 138 kV y 220 kV, al presentarse una configuracin especial con

reactores y lneas muy largas operando con baja carga.

Asimismo, se muestra el anlisis realizado mediante la impedancia armnica para

identificar el fenmeno. Finalizando con acciones preventivas implementadas para evitar los

efectos crticos del mismo. Se aborda el tema de resonancia en lneas de transmisin paralelas

con compensacin Shunt.



Anlisis de sobretensiones a frecuencia industrial en el sistema de transmisin de Cadafe

(Prez, 2008)

En este trabajo de ttulo se muestra un anlisis de las sobretensiones que se presentan en un

sector importante del Sistema Elctrico Nacional de Venezuela al momento de la ocurrencia de

fallas y su vinculacin con el sistema de puesta a tierra del neutro. El sistema fue simulado

mediante el software de simulacin DIgSILENT PowerFactory. Los casos planteados son tres

tipos de fallas en las barras del sistema bajo estudio, monofsica, bifsica y bifsica a tierra.

Determinacin de sobrevoltajes temporales y en maniobras en el anillo de 230 kV del SNI.

(Mier Mier, 2010)

En este proyecto de ttulo se realiza la simulacin de fallas a tierra y maniobras en el anillo

de 230 kV del Sistema Nacional Interconectado ecuatoriano con el fin de determinar las mximas

sobretensiones temporales y de maniobra que se producen en el mismo. La simulacin se realiza

en el software DIgSILENT PowerFactory. Este trabajo permite estudiar eventos de simulacin en

los cuales se obtienen las sobretensiones ms altas.

Estudios elctricos de Sistemas de Potencia para la carrera de Ingenieria Elctrica

utilizando el software PowerFactory 13.1 de DIgSILENT. (Aguirre, 2008)

Este trabajo de ttulo muestra la configuracin en DIgSILENT de cada uno de los

elementos que conforman un SEP.

PowerFactory Users Manual DIgSILENT PowerFactory Version 14.0, DIgSILENT

GmbH Gomaringen, Germany July 2010 (GmbH, 2010)

Constituye el manual del Software DIgSILENT.



Modelos de lnea de transmisin para transitorios electromagnticos en sistemas de

potencia. (Restrepo, Caicedo, & Castro-Aranda, 2008)

En este artculo se presentan los modelos de lnea utilizados en transitorios

electromagnticos en sistemas de potencia, con parmetros constantes y con parmetros

dependientes de la frecuencia. Se incluye una clasificacin general considerando el tipo de

fenmeno y el rango de frecuencia especfico.

2.3. Reconexin de lneas de transmisin

Importante es en este trabajo entender el proceso de reconexin de lneas de transmisin.

La mayora de las fallas en los sistemas elctricos de potencia se presentan en lneas de

transmisin. Una gran parte de ellas desaparecen cuando la lnea se desenergiza al abrir los

interruptores en todos sus terminales, esto permite un rpido restablecimiento del servicio

efectuando el recierre de los interruptores.

En lneas de transmisin se observa, estadsticamente, que del 85% al 95% de las fallas

producidas, involucra una sola de las fases, y en un porcentaje mucho menor las tres fases o dos

fases. Estas fallas desaparecen si la lnea de transmisin se desconecta momentneamente del

sistema, luego, se puede volver a cerrar la lnea para restablecer la normalidad del servicio. (Lara,

2010)

La experiencia en otros pases demuestra que casi el 80 % de las fallas se corrigen en el

primer disparo de la reconexin, el 10 % de las fallas se corrigen para el segundo cierre,

efectundose despus de un tiempo de retraso, el 3 % de las fallas requieren el tercer recierre y el

7 % de las fallas obligan a desconectar definitivamente toda la lnea. (Lara, 2010)



Figura 2.2. Esquema de reconexin automtica

Al momento de la apertura y cierre de la lnea, sta se puede encontrar en cualquier

condicin de carga. En el caso de una lnea larga, al momento de la desconexin, si el interruptor

de potencia abre la lnea de transmisin en vaco, una corriente capacitiva es interrumpida. En el

instante que dicha corriente pasa por cero, el voltaje pasa por su valor mximo, en tal caso, la

lnea queda con una carga residual, es decir, queda con una carga atrapada, si esta carga atrapada

no es disipada permanecer en la lnea de transmisin por mucho tiempo. La disminucin de la

carga residual en una lnea en vaco es muy lenta, se rige por las condiciones ambientales y

ocurre a travs de los aisladores, siempre y cuando la lnea de transmisin no cuente con equipos

especiales para realizar de una manera ms rpida la descarga de la carga residual. El caso ms

desfavorable es cuando la lnea se cierra antes de que la carga residual haya sido disipada y los

polos del interruptor cierren cuando el voltaje del sistema se encuentre en oposicin al de la lnea,

la diferencia entre los valores de voltaje es elevada, por lo que el sobrevoltaje transitorio tambin

presentar un valor elevado. (Proao & Sailena, 2010)

Si la lnea de transmisin es compensada por un reactor en derivacin, ste no puede drenar

cargas atrapadas, las que luego de la desconexin de la lnea, oscilan entre la inductancia shunt y

la capacidad de la lnea (a una frecuencia que es, usualmente, algo menor que 50 Hz). El

decaimiento es lento, debido a la alta razn X/R. (Morales Osorio)

A continuacin se detallan algunos antecedentes importantes de la reconexin automtica

de la Lnea Valdivia- P Montt 220 kV, una de las principales lneas en estudio. En esta lnea, la



reconexin est permitida slo cuando ella se encuentra desenergizada. En el siguiente diagrama

se explica la situacin:

Figura 2.3. Representacin de la reconexin exitosa de una lnea de transmisin

L1

L2

Considerando que: t1 < t2

V1: Tensin en la barra 1; V2: Tensin en la barra 2

VT: Tensin en el extremo Transmisor de la lnea

VR: Tensin en el extremo receptor de la lnea

V1 V

2

VT VR

L1

L2

V1 V

2

VT V

R

L1

L2

V1

V2

VT V

R

Se inicia la reconexin.

Si VT 0.27 [pu/fase] y V1 1 pu (Barra viva, Lnea muerta)

En t1 se cierra el interruptor 1

Si VR

V2 (Barra viva, Lnea viva)

En t2 se cierra el interruptor 2

Condicin inicial, lnea 2 desconectada, luego de una falla

1

1 2

2

1 2

Sistema

equivalente 1

Sistema

equivalente 1

Sistema

equivalente 1

Sistema

equivalente 2

Sistema

equivalente 2

Sistema

equivalente 2



Lo expuesto en la Figura 2.3. es equivalente a que ocurre en la lnea Valdivia-P. Montt,

siendo V1 la barra 220 kV Valdivia y V2 la barra 220 kV P Montt.

Figura 2.4. Representacin de la reconexin no exitosa

L1

L2

Considerando que: t1 < t2

V1: Tensin en la barra 1; V2: Tensin en la barra 2

VT: Tensin en el extremo Transmisor de la lnea

VR: Tensin en el extremo receptor de la lnea

V1 V

2

VT VR

L1

L2

V1 V2

V

T V

R

L1

L2

V1

V2

VT V

R

VT >> 0.

Slo si VT 0 En t1 se cierra el interruptor 1

Si VT >> 0 En t1 NO cierra el interruptor 1 (Barra viva, lnea viva)

Si VR

V2 En t2 se cierra el interruptor 2

Pero VR 0 Volt En t2 NO cierra el interruptor 2 (Barra viva, lnea muerta)

Condicin inicial, lnea 2 instante inmediatamente despus a la desconexin

1 2

1

1

2

2

Sistema

equivalente 1

Sistema

equivalente 1

Sistema

equivalente 1

Sistema

equivalente 2

Sistema

equivalente 2

Sistema

equivalente 2



Semejante a lo que acontece en la zona sur del SIC, la reconexin automtica de la lnea

220 kV Valdivia-P. Montt con el extremo Valdivia est permitida slo para barra viva y lnea

muerta.

2.4. Respuesta en frecuencia para redes y componentes

En el sistema elctrico, un fenmeno transitorio se produce a diferentes frecuencias que

varan entre los 0 Hz a 50 MHz aproximadamente. Los valores de frecuencia que estn sobre la

frecuencia industrial (50 Hz en Chile) involucran fenmenos electromagnticos y si los valores

estn por debajo de esa frecuencia, fenmenos electromecnicos. La figura 2.5 muestra varios

fenmenos transitorios comunes con sus respectivas frecuencias.

Figura 2.5. Respuesta de frecuencia en SEP

En consecuencia, la simulacin de los elementos de la red debe necesariamente

corresponder a una frecuencia del fenmeno transitorio particular. En el caso de este trabajo el

espectro de frecuencia es de 10 Hz a 10 kHz, para fenmenos transitorios por maniobra y el

fenmeno electromecnico de carga y descarga de un reactor.

Tiempo 1h 10 1min 10 1s 100 10 1ms 100 10 1s 100 10 1ns

Frecuencia 0.1 1 10 100Hz 1 10 100KHz 1 10 100MHz

Accin de control de turbinas Transitorios Electromagnticos

Transitorios

Electromecnicos

Transitorios

por maniobra

Estabilidad

Transitoria

Transitorios

rpidos

Aplicacin de falla Descargas

atmosfricas

Efecto Corona



2.5. Resonancia

Los componentes elctricos de un sistema de potencia al estar conformados por elementos

resistivos, inductivos y capacitivos, en algunas condiciones particulares de su operacin o de su

configuracin elctrica, pueden constituir circuitos resonantes. Una configuracin clsica donde

puede ocurrir con mayor facilidad el caso de resonancia, es en el de lneas muy largas o lneas

que opera con baja carga, que requieren del empleo de reactores shunt. (Torres, 2005)

Un tipo de circuito resonante lo constituye la desconexin de una lnea paralela. Cuando se

presentan dos lneas de transmisin paralelas que tienen conectados reactores en derivacin, y

una de ellas esta desconectada, existe la posibilidad de que en la lnea de transmisin

desenergizada, la inductancia del reactor de compensacin entre en resonancia con la impedancia

capacitiva de la lnea. El circuito resonante es excitado por la lnea energizada a travs de los

acoplamientos mutuos.

La frecuencia natural de resonancia de lneas compensadas, generalmente est muy cercana

a la frecuencia de operacin del sistema. Esta proximidad depende del grado de compensacin

con el que se haya diseado. Lneas con compensacin entre 60-70% y para el 100%, pueden

generar peaks resonantes, que deben ser detectados y evitados. (Torres, 2005)

Para conocer el comportamiento resonante de un circuito conformado por una lnea de

transmisin con un reactor compensador, se puede emplear el mtodo de simulacin de la

Impedancia Armnica en DIgSILENT. Para esto, se realiza un barrido de frecuencia, tomando

como referencia el punto de conexin entre la lnea y el reactor, identificado con la letra P en la

Figura 2.6.

Figura 2.6. Punto de inters de observacin de la Impedancia Armnica Equivalente.

L1

L2 V

1

V2

P



Los resultados son diagramas de impedancia armnica en funcin de la frecuencia, tal

como el mostrado en la Figura 2.7.

Figura 2.7. Diagrama de impedancia armnica

2.6. DIgSILENT PowerFactory

Dado que es el software a usar en este trabajo, se estima necesario realizar una breve

resea. DIgSILENT PowerFactory es una herramienta computacional integrada para el anlisis

de sistemas elctricos de potencia en donde se caracterizan tcnicas confiables y flexibles de

algoritmos y modelaciones. Las funciones principales que presenta el paquete computacional son

las siguientes:

Flujo de potencia de AC/DC.

Anlisis de cortocircuitos norma ANSI e IEC.

Fallas generales.

Simulacin dinmica (RMS).

Simulacin de transitorios electromagnticos (EMT).

Reduccin de redes.

Coordinacin de rels de proteccin.

Anlisis de armnicos.

Diagrama unifilares del sistema modelado.



Diagrama de configuracin de subestaciones.

Instrumentos virtuales para visualizar resultados.

2.6.1. Clculo de Cortocircuito en DIgSILENT

El clculo de cortocircuitos en DIgSILENT, que en adelante se detalla, no slo es de utilidad

para estudios de corrientes de falla en elementos de un SEP, sino que adems permite obtener valores

de Potencia de Cortocircuito Scc y Corriente de Cortocircuitos Icc en una barra, lo que es necesario

para la representacin de Redes Equivalentes (Equivalente de Thevenin de una red). El clculo del

cortocircuito sobre una barra puede ser iniciado haciendo click con el botn derecho del ratn sobre

dicha barra y seleccionando la opcin calcular cortocircuito como se muestra en la figura 2.8.

Figura 2.8. Seleccin sobre la barra y ejecucin de una falla.

Estas opciones estn disponibles una vez seleccionada la barra con su respectiva falla y se

pueden cambiar al aparecer un cuadro como el siguiente:

Click derecho en

la barra



Figura 2.9. Ventana de configuracin del tipo de falla en DIgSILENT

Con respecto a los mtodos de clculo, PowerFactory presenta una serie de mtodos para el

clculo de cortocircuito:

- De acuerdo a la Norma Alemana VDE 0102/01013.

- De acuerdo a la Norma Internacional IEC 60909.

- De acuerdo a la Norma Americana ANSI/IEEE C37.

- Mtodo Completo el cual considera un flujo de carga antes de la falla.

Luego de realizar la falla, y observar los resultados, se pueden obtener valores de R y X del

sistema, visto desde el punto de la falla. Tambin se obtienen parmetros de secuencia 0, 1 y 2.



2.6.2. Anlisis de Transitorios Electromagnticos

DIgSILENT PowerFactory cuenta con un Mdulo de Simulacin de Transitorios. Este

mdulo incluye anlisis de transitorios de un sistema dinmico en el dominio del tiempo. Permite

un anlisis integral de problemas utilizando la simulacin RMS o por medio de simulacin EMT.

En el entorno de simulacin EMT, el modelo de la red y elementos asociados no son

representados como impedancias constantes de estado estable, sino por ecuaciones diferenciales

que gobiernan su comportamiento. Las tensiones y corrientes son tratadas por sus valores

instantneos, como en el comportamiento dinmico de los elementos pasivos de red, esta

caracterstica sirve para fenmenos de sobretensiones.

Para lneas y cables de transmisin y distribucin, se presentan los modelos PI y

transitorios con parmetros distribuidos.

El clculo de transitorios se basa en el clculo de flujos de potencia, determinando las

condiciones iniciales de todos los elementos del sistema, cumpliendo el requerimiento de que las

derivadas de todas las variables de estado sean cero.

Para el anlisis de resultados se deben crear diferentes grficas con la ayuda de los

instrumentos virtuales. Todo el procedimiento necesario para obtener resultados en grficas ha

sido basado en el artculo de la referencia Ramos & Campayo, 2008. De la forma all indicada los

resultados se vern como muestra la siguiente figura, donde se observa una reconexin de una

lnea de transmisin que posee un reactor shunt.



Figura 2.10. Ventana tpica de resultados EMT en DIgSILENT

CAPTULO 3

MODELACIN SIC ZONA SUR

Captulo 3. Modelacin SIC Zona Sur


Captulo 3. Modelacin sic zona sur

3.1. Modelo del SIC Zona Sur

La metodologa para el estudio consiste en modelar el SIC Zona Sur que representa el

sistema elctrico desde Charra al sur hasta Chilo, usando DIgSILENT PowerFactory y realizar

simulaciones de maniobras en la lnea Valdivia - P. Montt 220 kV.

Para la construccin del modelo del SIC Zona Sur se hace uso del diagrama unilineal

actualizado obtenido desde la base de datos del Centro de Despacho Econmico de Carga

(CDECSIC, 2012), al ao 2011. Se dibuja la red en DIgSILENT y se configuran los elementos

del SEP de acuerdo a los parmetros que se indican en la base de datos del CDEC-SIC.

Figura 3.1. Representacin del SIC Zona Sur

Zona Sur



3.1.1. Parmetros para la modelacin de lneas de transmisin

Las lneas de 220 kV que se incluyen en este modelo del SIC Zona Sur, dibujadas en

DIgSILENT, se muestran en la figura 3.2.

Figura 3.2. Principales lneas y barras del SIC Zona Sur en estudio.

Cada una de las lneas ser configurada de acuerdo a los parmetros indicados en la base de

datos del CDEC-SIC.

Las lneas tienen los siguientes parmetros:



Tabla 3.1. Parmetros de la lnea Charra-Temuco

Parmetros de Secuencia Positiva

Circuito Tramo Tensin Largo Resistencia R Reactancia X Susceptancia B

Extremo 1 Pao 1 Extremo 2 Pao 2 [kV] [km] [/km] [/km] [S/km]

C1 S/E Charra J9 S/E Temuco J2 220 195,70 0,0771 0,3955 2,9157

Parmetros de Secuencia Cero Corriente Reactor de Lnea

Resistencia Reactancia Susceptancia Permanente Transitoria Terminal Inicial

Ro Xo Bo Nominal Limite

Trmico Admisible

Limite

Trmico

Potencia

Nominal

Reac.

Neutro Desconecta

ble [/Km] [/Km] [S/Km] [kA] [kA] [kA] [kA] [MVAr] []

0,2209 1,3558 1,6705 0,6930 0,6930 0,7680 0,7680 - - -

Tabla 3.2. Parmetros de la lnea Charra Cautn


Circuito Tramo Tensin Largo Resistencia R Reactancia X Susceptancia B

Extremo 1 Pao 1 Extremo 2 Pao 2 [kV] [km] [/Km] [/Km] [S/Km]

C1 S/E Charra J23 S/E Cautn J7 220 204 0,05 0,29 3,93

C2 S/E Charra J3 S/E Cautn J8 220 204 0,05 0,29 3,93




Trmico Admisible

Limite

Trmico

Potencia

Nominal

Reac.

Neutro Desconectable

[/Km] [/Km] [S/Km] [kA] [kA] [kA] [kA] [MVAr] []

0,19 1,29 1,60 1,3122 1,222 1,3122 1,222 - - -

0,19 1,29 1,60 1,3122 1,222 1,3122 1,222 - - -

Tabla 3.3. Parmetros de la lnea Temuco Cautn


Circuito Tramo Tensin Largo Resistencia Reactancia Susceptancia


C1 S/E Temuco J4 S/E Cautn J3 220 2,00 0,1005 0,3975 2,9148




Trmico Admisible

Limite

Trmico

Potencia

Nominal

Reac.

Neutro Desconectable

[/Km] [/Km] [S/Km] [kA] [kA] [kA] [kA] [MVAr] []

0,2436 1,3711 1,7901 0,5060 0,5060 0,5660 0,5660 - - -



Tabla 3.4. Parmetros de la lnea Cautn Valdivia Cdigo Lnea Nombre Circuito Nombre Seccin Propietario

LT075C1---S1T002 Cautn - Valdivia 220kV C1 Cautn Ciruelos TRANSELEC

LT075C1---S2T002 Cautn - Valdivia 220kV C1 Ciruelos Valdivia TRANSELEC

LT075C2TR1S1T002 Cautn - Valdivia 220kV C2 Cautn - Est. 270 (Loncoche) TRANSELEC

LT075C2TR1S2T002 Cautn - Valdivia 220kV C2 Est. 270 Ciruelos TRANSELEC

LT075C2TR2--T002 Cautn - Valdivia 220kV C2 Ciruelos - Valdivia 220kV TRANSELEC


Tramo Tensin Largo Resistencia R Reactancia X Susceptancia B


S/E Cautn J6 S/E Ciruelos

220 115,15 0,1005 0,3975 2,9148

S/E Ciruelos

S/E Valdivia J4 220 34,65 0,1005 0,3975 2,9148

S/E Cautn J5 Estructura 270 220 80,50 0,1005 0,3975 2,9148

Estructura 270 S/E Ciruelos J1 220 34,65 0,1576 0,4201 2,7397

S/E Ciruelos J2 S/E Valdivia J5 220 34,65 0,1576 0,4201 2,7397




Trmico

Admisib

le

Limite

Trmico

Potencia

Nominal

Reac.

Neutro Descone

ctable [/Km] [/Km] [S/Km] [kA] [kA] [kA] [kA] [MVAr] []

0,2436 1,3711 1,7901 0,5060 0,5060 0,5660 0,5660 15 - -

0,2436 1,3711 1,7901 0,5060 0,5060 0,5660 0,5660 - - -

0,2436 1,3711 1,7901 0,5060 0,5060 0,5660 0,5660 15 - -

0,3017 1,3789 1,6418 0,3850 0,5060 0,5660 0,5660 - - -

0,3017 1,3789 1,6418 0,3850 0,5060 0,5660 0,5660 - - -

Datos Conductor Cable de Guardia

Limitaciones

Seccin Tipo

Seccin Tipo

Material de las

Torres

Tasa de

falla

Extremo 1 Extremo 2

Nominal Sobrecarga Nominal Sobrecarga

[mm2] [mm2] [hr/ao] [kA] [kA] [kA] [kA]

374.7 ACSR 636 MCM Grosbeak 51,04 3/8" EHS Acero Galvanizado 0,78 1,2 1,44 - -

374,7 ACSR 636 MCM Grosbeak 51,04 3/8" EHS Acero Galvanizado 0,78 - - 0,4 0,48

374,7 ACSR 636 MCM Grosbeak 51,04 3/8" EHS Acero Galvanizado 0,78 - - - -

201,4 ACSR 397,5 MCM Ibis 51,04 3/8" EHS Acero Galvanizado 0,78 - - - -




Tabla 3.5. Parmetros lnea Valdivia Puerto Montt

Cdigo Lnea Nombre Circuito Nombre Tramo Propietario

LT066--TR1--T002 Valdivia - Puerto Montt 220kV C1 C1 Valdivia - Tap Barro Blanco 220kV TRANSELEC

LT066--TR2--T002 Valdivia - Puerto Montt 220kV C1 C1 Tap Barro Blanco - Puerto Montt 220kV TRANSELEC

LT067-----S1T002 Valdivia - Puerto Montt 220kV C2 C2 Valdivia - Est. 795 TRANSELEC

LT067-----S2T002 Valdivia - Puerto Montt 220kV C2 C2 Est. 795 - Est. 813 TRANSELEC

LT067-----S3T002 Valdivia - Puerto Montt 220kV C2 C2 Est. 813 - Est. 1118 TRANSELEC

LT067-----S4T002 Valdivia - Puerto Montt 220kV C2 C2 Est. 1118 - Est. 1123 (Puerto Montt) TRANSELEC


Tramo Tensin Largo Resistencia Reactancia Susceptancia


S/E Valdivia J6 S/E Barro Blanco JT1 220 110,82 0,1005 0,3978 2,9119

S/E Barro Blanco JT1 S/E Puerto Montt J1 220 106,00 0,1005 0,4010 2,8870

S/E Valdivia J3 Estructura 795 220 102,47 0,1576 0,4158 2,7787

Estructura 795 Estructura 813 220 5,65 0,1005 0,4010 2,8870

Estructura 813 Estructura 1118 220 97,27 0,1576 0,4201 2,7397

Estructura 1118 S/E Puerto Montt J2 220 1,63 0,1005 0,4010 2,8870

Resistencia Reactancia Susceptancia Corriente Reactor de Lnea

Permanente Transitoria Terminal Final


Trmico

Admisib

le

Limite

Trmico

Potencia

Nominal

Reac.

Neutro Descone

ctable [/Km] [/Km] [S/Km] [kA] [kA] [kA] [kA] [MVAr] []

0,2436 1,3703 1,7853 0,5060 0,5060 0,5660 0,5660 - - -

0,2435 1,3640 1,7722 0,5060 0,5060 0,5660 0,5660 15 - -

0,3007 1,3883 1,7400 0,3810 0,3810 0,4050 0,4050 - - -

0,2435 1,3640 1,7722 0,5060 0,5060 0,5660 0,5660 - - -

0,3017 1,3789 1,6418 0,3810 0,3810 0,4050 0,4050 - - -

0,2435 1,3640 1,7722 0,5060 0,5060 0,5660 0,5660 15 - -

Datos Conductor Cable de Guardia

Limitaciones

Seccin Tipo

Seccin Tipo

Material de las

Torres

Tasa de

falla

Extremo 1 Extremo 2

Nominal Sobrecarga Nominal Sobrecarga

[mm2] [mm2] [hr/ao] [kA] [kA] [kA] [kA]

374,7 ACSR 636 MCM Grosbeak 51,04 3/8" EHS Acero Galvanizado 0,78 0,4 0,48 - -


234,2 ACSR 397,5 MCM Ibis 51,04 3/8" EHS Acero Galvanizado 0,78 0,4 0,48 - -

374,7 ACSR 636 MCM Grosbeak 51,04 3/8" EHS Acero Galvanizado 0,78 - - - -



Adems de las lneas antes mencionadas, el modelo incluye los equipos compensadores de

reactivos, transformadores y las respectivas centrales de generacin.



3.1.2. Parmetros para la modelacin de transformadores

Se consideran para el modelo reducido los siguientes transformadores:

Tabla 3.6. Principales caracteristicas de los transformadores

Nombre Tramo Capacidad Nominal [MVA]

Extremo 1 Extremo 2 Extremo 3 AT MT BT

Temuco 230/69/13,35kV 75MVA S/E Temuco S/E Temuco S/E Temuco 60,00 60,00 20,00

230/69/13,8 kV (Temuco CGE 2) S/E Temuco S/E Temuco S/E Temuco 75 75 25

B. Blanco 230/66kV 60MVA S/E Barro Blanco S/E Barro Blanco S/E Barro Blanco 42,00 42,00

Valdivia 230/69/13,8kV 60MVA S/E Valdivia S/E Valdivia S/E Valdivia 50,00 50,00 15,00

Melipulli 230/115/69kV 60MVA S/E Melipulli S/E Melipulli S/E Melipulli 42,00 42,00

Impedancia de Secuencia positiva

AT-MT MT-BT BT-AT

Tap Mn Tap Central Tap Mx Tap Mn Tap Central Tap Mx Tap Mn Tap Central Tap Mx

Z [%] Z [%] Z [%] Z [%] Z [%] Z [%] Z [%] Z [%] Z [%]

15,30 14,73 14,57 16,90 17,04 17,28 10,05 11,24 12,94

13,25 2,48 7,46

43,89 12,30 0,15 32,94 9,23 0,11 81,28 22,78 0,28

43,03 12,06 0,15 32,94 9,23 0,11 81,28 22,78 0,28

43,17 12,10 0,15 28,19 7,90 0,10 68,11 19,09 0,24

Impedancia de Secuencia cero

AT-MT MT-BT BT-AT Relacin de Transformacin y

Tensiones Nominales Tipo de Conexin Z Pbase (4) Z Pbase (4) Z Pbase (4)

[%] [MVA] [%] [MVA] [%] [MVA] AT MT BT

9,72 75,00 49,86 75,00 32,97 75,00 230,00 69,00 13,35 YN0yn0d1

12,43 2,37 7,08 230, 69 13,8 YN0yn0d1

10,17 60,00 9,26

22,70

230,00 69,00

YN yn0 d1

11,89 60,00 9,26 18,00 22,70 18,00 230,00 69,00 13,80 YN yn0 d1

12,10 60,00 7,90 19,09 230,00 69,00 YN yn0 d1

Prdidas en

Vaco Prdidas en el Cobre

Sec (+) Sec (0) AT MT BT

Pfe X0m Tap Mn Tap Central Tap Mx Tap Mn Tap Central Tap Mx Tap Mn Tap Central Tap Mx

[kW] [%] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW]

29,68

103,69 124,66 184,37 203,17 191,40 176,03 59,00 64,06 69,68

40,1 223,2 46,1 23,5

44,10

652,21 182,80 2,26 190,66 53,44 0,66 204,92 57,43 0.71

49,80

1134,95 318,10 3,93 166,62 46,70 0,58 178,02 49,90 0,62

46,70 716,08 200,70 2,48 190,66 53,44 0,66 204,92 57,43 0,71

En la Tabla 3.6 los valores en %, estn en base propia.



Tabla 3.7. Parmetros de los transformadores

Nombre

Tramo Capacidad

Nominal

Impedancia

de Secuencia

positiva

Impedancia

de

Secuencia

cero

Relacin de

Transformacin y

Tensiones

Nominales

Tipo de

Conexin

Prdidas

en el

Cobre

Tap Central Tap

Central

Extremo 1 Extremo 2 Z Z

[MVA] [%] [%] AT BT [kW]

Antilhue 220/11,5 kV

60 MVA S/E Valdivia Antilhue 66 12,9 11 220 11,5 Ynd11 129,4

C. Valdivia 220/15kV

90MVA C. Valdivia G. Valdivia 90 18,1 18,4 220 15 Ynd11 231,72

Puerto Montt 220/16,7kV

70MVA

S/E Puerto

Montt

S/E Puerto

Montt 42 11,2 9,8 220 16,70 Ynd11 311,75

3.1.3. Parmetros para la modelacin de dispositivos de reconexin

En la base de datos del CDEC-SIC se encuentran los dispositivos de reconexin

correspondientes a las lneas anteriores.

Tabla 3.8. Dispositivos de reconexin automtica de la lnea Cautn Valdivia

Cdigo Dispositivo Propietario SS/EE o Tap Pao Tipo de

Dispositivo

Tipo de

Operacin

Tiempo

de

Reconexin

Nmero de

Intentos de

Reconexin [s]

DR04T002PA04T002SE053T002 TRANSELEC S/E Cautn J6 Proteccin Tripolar 0,40 1

DR04T002PA04T002SE038T002 TRANSELEC S/E Valdivia J4 Proteccin Tripolar 0,40 1

DR03T002PA03T002SE053T002 TRANSELEC S/E Cautn J5 Proteccin Tripolar 0,40 1


SS/EE o

Tap Pao

Tensin

Nominal

Corriente

Nominal Modelo

Capacidad de Ruptura Operacin Tiempo de Operacin

Simtrica Asimtrica V: En Vaco Apertura Cierre

[kV] [A] [kA] [kA] C:Con Carga [ciclos] [ciclos]

S/E Cautn J6 245 3150 SIEMENS 3AP1 F1 40 - C 1,4 3

S/E Valdivia J4 245 3150 SIEMENS 3AP1 F1 40 - C 1,4 3

S/E Cautn J5 245 3150 SIEMENS 3AP1 F1 40 - C 1,4 3

S/E Valdivia J5 245 2000 MERLIN GERIN FA2 40 10 C 2,25 3,25



Tabla 3.9. Dispositivos de reconexin automtica lnea Valdivia P. Montt C1


Dispositivo

Tipo de

Operacin

Tiempo de

Reconexin

Nmero de

Intentos de

Reconexin [s]

DR01T002PA07T002SE031T002 TRANSELEC S/E Puerto Montt J1 Proteccin Tripolar 0,50 1


SS/EE o Tap Pao

Tensin

Nominal

Corriente

Nominal Modelo

Capacidad de Ruptura Operacin Tiempo de

Operacin

Simtrica Asimtrica V: En

Vaco Apertura Cierre

[kV] [A] [kA] [kA] C: Con

Carga [ciclo] [ciclo]

S/E Puerto Montt J1 245 2000 MERLIN GERIN FA2 40 10 C 2,25 3,25

S/E Valdivia J6 245 2000 MERLIN GERIN FA2 40 10 C 2,25 3,25

Tabla 3.10. Dispositivos de reconexin automtica lnea Valdivia P. Montt, C2.


Dispositivo

Tipo de

Operacin

Tiempo de

Reconexin

Nmero de

Intentos de

Reconexin [s]

DR02T002PA02T002SE031T002 TRANSELEC S/E Puerto Montt J2 Proteccin Tripolar 0,50 1


SS/EE o Tap Pao

Tensin

Nominal

Corriente

Nominal Modelo

Capacidad de Ruptura Operacin Tiempo de

Operacin

Simtrica Asimtrica V: En Vaco Apertura Cierre

[kV] [A] [kA] [kA] C:Con Carga [ciclos] [ciclos]

S/E Puerto Montt J2 245 2000 MERLIN GERIN FA2 40 10 C 2,25 3,25

S/E Valdivia J3 245 3150 SIEMENS 3AP1 F1 40

C 1,4 3

3.1.4. Parmetros para la modelacin de reactores

Los parmetros usados para los reactores instalados en las lneas del SIC-SUR segn el

CDECSIC se muestran en la Tabla 3.11.



Tabla 3.11. Parmetros de los reactores modelados.

Cdigo Equipo Propietario SS/EE o Tap Pao

Tensin

Nominal Total

de

Reactor

Capacidad

Total Caractersticas

del Control

Automtico

Tipo de

Conexin

[kV] [MVAr] (Y, D YN)

EC01T002SE053T002 TRANSELEC S/E Cautn JZ5 242,00 1 18,50 PLC-OPTO22 Yn

EC02T002SE053T002 TRANSELEC S/E Cautn JZ6 242,00 1 18,50 PLC-OPTO22 Yn

EC01T002SE031T002 TRANSELEC S/E Puerto Montt JZ1 242,00 1 18,50 PLC-OPTO22 Yn

EC02T002SE031T002 TRANSELEC S/E Puerto Montt JZ2 242,00 1 18,50 PLC-OPTO22 Yn

3.1.5. Parmetros para la modelacin de generadores

Los generadores a considerar en el modelo son aquellos de las centrales Canutillar,

Antilhue, y Valdivia, cada uno con los siguientes parmetros:

Tabla 3.12. Parmetros de los generadores de las Centrales a modelar

Nombre

Central Unidad

Potencia

Neta

Efectiva

Potencia

Mnima

Tcnica

Tensin

Nominal Factor de

Potencia

Nominal

Mtodo de

Conexin

del Neutro

a Tierra

Reactancia

sincrnica de

eje directo

Reactancia

sincrnica de

eje en

cuadratura

Reactancia de

secuencia

cero

Reactancia de

secuencia

negativa

Xd Xq Xo X2

[MW] [MW] [kV] [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.]

Canutillar 1 y 2 85,8 40, 13,8 0,95 YN 0,949 0,629 0,015 0,2

Antilhue 1 y 2 50,90 25 11,5 0,85 YN 2,61 2,24 0,106 0,16

Valdivia 1 61 0 15 0,8 YN 2,76 2,62 0,124 0,235

Tabla 3.13. Parmetros de los generadores de las Centrales a modelar (continuacin)

Reactancia

subtransitoria

saturada

Cte. de Tpo.

transitoria de

Cortocircuito

Eje Directo

Cte. de Tpo.

subtransitoria de

cortocircuito eje

directo

Cte. de Tpo.

subtransitoria de

cortocircuito eje

en cuadratura

Reactancia

Transitoria

de Eje

Directo

Reactancia

Transitoria de

Eje en

Cuadratura

Reactancia

Subtransitoria

de Eje Directo

Reactancia

Subtransitoria de

Eje en

Cuadratura

X"dsat T'd T"d T"q X'd X'q X"d X"q

[p.u.] [s] [s] [s] [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.]

0,1318 1,544 0,0398 0,0499 0,240 0,5527 0,1594 0,2

0,2 0,7455 0,04 0 0,22 0,30 0,16 0,16

0,181 0,916 0,03 0,07 0,31 0,57 0,22 0,246



3.1.6. Modelo del Sistema Equivalente

El resto del SIC se modela como una red equivalente. Para ello se hace uso de los datos de

Potencia de cortocircuito trifsica y monofsica en las subestaciones Charra 220 kV, Melipulli

110 kV, y Barro Blanco 66 kV. Estos antecedentes permiten obtener la relacin R/X y las

relaciones de impedancia Z2/Z1, X0/X1, R0/X0. Los datos usados son los siguientes:

Tabla 3.14. Datos del sistema equivalente en Charra 220 kV

Scc trifsica R X R2 X2 Z2 R1 X1 Z1 Z2/Z1 X0 X0/X1 R0 R0/X0

8000 MVA 0,4 6 0,45 6 6 0,4 6 5,7 0,99 3 0,5 0,21 0,07

Tabla 3.15. Datos del sistema equivalente en Melipulli 110 kV


276 MVA 6,5 47 5 47 49 6,5 47,7 48 0,99 395 0,08 34 0,08

Tabla 3.16. Datos del sistema equivalente en Barro Blanco 66 kV


236 MVA 7,5 19 7 17 17,6 7,5 18,6 19,9 0,88 35 1,89 8,89 0,25

El diagrama unilineal dibujado en DIgSILENT se muestra a continuacin:



Figura 3.3. Diagrama en DIgSILENT del modelo usado

23 KV

< 23 KV



3.2. Modelacin en el DIgSILENT PowerFactory

Los datos de los elementos del SIC se ingresan en cada una de las ventanas o interfaces del

programa para simulacin de transitorios electromagnticos (EMT).

3.2.1. Configuracin para lneas de transmisin

En el caso de lneas de transmisin existen tres mtodos de entrada de datos, que difieren

en los siguientes parmetros a ingresar: tipo de lnea (TypLine), tipo de torre (TypTow) y tipo de

geometra (TypGeo).

En este trabajo los datos son ingresados como tipo de lnea. Para cada nuevo tipo de lnea

se ingresan los valores indicados en las tablas de la seccin 3.1.1.

Figura 3.4. Ventana de ingreso de parmetros de un tipo de lnea.



Figura 3.5. Ventana de ingreso de parmetros influyentes en simulacin EMT

Como se menciona en captulos anteriores es necesaria la modelacin con parmetros

dependientes de la frecuencia. Por lo que en la ventana Simulacin EMT de la lnea, se debe

seleccionar esta opcin.

Figura 3.6. Datos bsicos para modelo de lnea con parmetros distribuidos

Modelo Bergeron

Modelo J. Mart

Frecuencia para ajuste

de parmetros



Se hace uso del modelo de parmetros distribuidos dependientes de la frecuencia (Modelo

de J. Mart). La dependencia de la frecuencia se ajusta dentro de un margen que va desde los 5 a

10 kHz hasta los 20 kHz, que es el margen de frecuencia de los transientes por maniobra.

La frecuencia para la estimacin del tiempo de viaje deber ser consistente con el tipo de

transitorio a analizar. As por ejemplo, para simular sobretensiones temporales se utiliza la

frecuencia nominal 50/60 Hz. Para sobretensiones de maniobra esta frecuencia debe ser de

algunos kHz.

3.2.2. Dispositivos de Reconexin automtica

Los datos de los dispositivos de reconexin son usados para establecer los tiempos de

ejecucin de los interruptores de poder ideales al momento de la simulacin. No se realizan

configuraciones especiales en los interruptores usados, que son de tipo ideal y sin resistencia de

pre insercin.

Los datos ingresados para la modelacin de Transformadores, Reactores compensadores,

Generadores y Equivalentes de red se muestran en el anexo A.

3.3. Validacin del modelo

Para la validacin se realizan dos tipos de comparaciones entre los resultados obtenidos de

la simulacin y mediciones reales: (i) comparacin de flujos de potencias y (ii) comparacin de

resultados de transitorios electromagnticos.

3.3.1. Validacin del flujo de potencia

Se calcula el flujo potencia en el modelo del SIC SUR reducido en DIgSILENT, y luego se

compara con los flujos de potencias de la operacin real del SIC obtenidos desde la pgina web

del CDEC-SIC. Para ello, se eligen escenarios en que la transferencia de potencia de la lnea en

estudio es alta y baja.



En las tablas 3.17 a 3.24 se muestran los resultados de flujo de potencia. La columna

Real muestra la potencia de la operacin real del SIC, y simulado muestra la potencia en

DIgSILENT.

El viernes 13 de enero de 2012 a las 11:00 AM, es elegido debido a que la carga de la lnea

Valdivia-P. Montt es de 122 MW, considerndose ste un escenario de alta transferencia por la

lnea.

Tabla 3.17. Potencias de generacin del SIC SUR reducido, viernes 13 de enero

Centrales P [MW] Q [MVAR]

Real Simulado Real Simulado

Valdivia 26,6 29 11,2 12

Antilhue TG 0,0 0 S/I 1,24

Canutillar 80,0 80 2,2 12

Tabla 3.18. Flujo en las lneas del SIC SUR reducido, viernes 13 de enero

Barra i Barra j

Potencias

P [MW] Q [MVAR]


Temuco___220 Charrua____220 -81,67 -78,55 -6,02 -0,64

Temuco__220 Ciruelos___220 -25,23 -24,42 -16,21 -10,37

Cautin___220 Temuco____220 49,22 48,84 30,76 20,72

Cautin____220 Ciruelos___220 77,10 76,48 -22,38 -20,09

Cautin____220 Valdivia___220 83,30 81,6 -22,72 -20,76

Ciruelos____220 Temuco___220 -76,79 -75,25 8,73 8,6

Ciruelos___220 Valdivia___220 104,89 104,93 2,00 2,77

Ciruelos____220 Planta.vald___220 -29,65 -29,67 -11,19 -11,37

Valdivia___220 B.blanco___220 75,64 75,3 0,94 1,69

Valdivia___220 P.montt___220 122,58 121,9 -13,51 -11,82

P.montt____220 B.blanco___220 -19,92 -20,93 -9,50 -10,14

P.montt____220 Canutillar__220 -79,15 -79,48 -5,37 -21,28

Tabla 3.19. Cargas de las barras del SIC SUR reducido, viernes 13 de enero

Barra P [MW] Q [MVAR]


Temuco ______220 50,28 50,28 4,74 4,74

Valdivia______220 61,06 61,24 10,68 10,68

P.montt_______220 145,58 145,59 26,98 26,83



Tabla 3.20. Tensiones en las barras del SIC SUR reducido el viernes 13 de enero

Tensiones

Barra [Volts]

Real Simulado

Charrua____220 231,22 231,22

Temuco_____220 229,65 229,35

Cautin______220 229,15 229,4

Valdivia_____220 224,29 226,24

Ciruelos____220 228,63 228,57

P.montt______220 219,89 219,93

Tambin es seleccionado el sbado 01 de septiembre de 2012 a las 13:00 Horas, ya que la

carga de la lnea Valdivia-P. Montt es de -1 MW, considerndose este un escenario de Baja

transferencia por la lnea.

Tabla 3.21. Potencias de generacin del SIC SUR reducido, sbado 01 de septiembre

Centrales P [MW]

Real Simulado

Valdivia 22,8 22,78

Antilhue TG 0,0 0

Canutillar 148,0 148

Tabla 3.22. Flujo de potencias del SIC SUR, sbado 01 de septiembre

Barra i Barra j P [MW] Q [MVAR]


Charra _____220 Temuco______220 30,46 29,5 -25,60 -27,1

Temuco ______220 Ciruelos____220 -26,58 -25,66 -5,26 -2,6

Cautn ______220 Temuco_____220 52,54 51,32 7,99 4,6

Cautn ______220 Valdivia____220 16,72 16,01 -10,98 -14,85

Ciruelos_____220 Temuco______220 -10,62 -9,88 -10,97 -5,67

Ciruelos ____220 Valdivia____220 33,07 32,64 0,00 -0,47

Ciruelos ____220 Planta.vald____220 -22,81 -22,76 9,67 9,21

Valdivia ____220 B.blanco____220 -0,17 -0,66 9,13 9,72

Valdivia ____220 P.montt____220 -1,26 -1 7,57 10

P. Montt _____220 B.blanco____220 4,70 4,82 -26,47 -31,97



Tabla 3.23. Potencias de cargas del SIC SUR reducido el sbado 01 de septiembre

Barra P [MW] Q [MVAR]


Temuco________220 35,43 35,43 0,02 0,02

Valdivia______220 49,31 49,42 12,82 14,57

P.montt_______220 140,89 140,73 56,58 58,93

Tabla 3.24. Tensiones de las barras del SIC SUR reducido el sbado 01 de septiembre

Barra

Tensiones

[Volts]

Real Simulado

Charrua_____220 232,17 232,17

Temuco______220 234,50 233,64

Cautin______220 234,25 233,67

Valdivia____220 230,11 232

Ciruelos____220 233,08 232,98

P.montt_____220 225,07 225,15

Debido a la similitud de los resultados de la modelacin, con los datos de la operacin real,

se infiere que el modelo es vlido para flujos de potencia, y permite confirmar que los parmetros

de los elementos, principalmente impedancias de las lneas, son los correctos.

3.3.2. Validacin en modo de transitorios electromagnticos

Para ello se comparan resultados de la simulacin EMT, con oscilografias aportadas por

TRANSELEC que muestran el comportamiento de las variables del sistema elctrico real. Las

oscilografas entregadas por la empresa corresponden a registros oscilogrficos de protecciones

para lneas de transmisin, marca Siemens. La lectura de estos registros en formato

COMTRADE, se realiza usando el software Transplay de Omicron.

El primer caso de comparacin de resultados corresponde a la desconexin de la lnea

Valdivia- Puerto Montt circuito 1, posterior a una falla de tipo monofsica, ocurrida a unos 9 km

de la subestacin Valdivia (Tramo de Lnea Valdivia - Barro Blanco).



Para los tiempos de inicio y fin de la falla, as como la apertura del interruptor, se usan los

tiempos reales indicados en los registros oscilogrficos.

Las figuras 3.7 y 3.8, corresponden a resultados observados en la subestacin Puerto

Montt.

(a) (b)

Figura 3.7. Comparacin de resultados de corriente:

(a) Mediciones entregadas por Transelec. (b) Resultados obtenidos desde DIgSILENT

En la Figura 3.7 se observa que el peak de corriente en la fase de falla bordea los 0,9 kA, y

los 200 A en las otras fases, tanto en la simulacin (3.7b) como en el caso real (3.7a).

A continuacin se muestra la comparacin de tensiones, no slo se observa su magnitud,

sino que adems se examina su asentamiento (descarga de la lnea luego de la desconexin).



(a) (b)

Figura 3.8. Comparacin de resultados de tensin:

(a) Mediciones entregadas por Transelec. (b) Resultados obtenidos desde DIgSILENT

Parte de los datos de las grficas anteriores, de las fases b y c, se resumen en la Tabla 3.25.

El valor base es 179.63 kVolts instantneo.

Tabla 3.25. Comparacin de tensiones

Tiempo Tensiones

Real DIgSILENT (pu) DIgSILENT (kV)

0,1 190 kV 1 179,63

0,4 100 kV 0,5 90

0,7 55 kV 0,33 60

1 46 kV 0,24 43

B Blanco P Montt fase a

B Blanco P Montt fase b

B Blanco P Montt fase c

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Analisis de la operación transiente de lineas de transmision