Ajustes Rele Abb

PROYECTO Nº: OT-15075 SERVICIOS ESTUDIOS DE COORDINACIÓN Y AJUSTE DE PROTECCIONES PROYECTO ANCOA ALTO JAHUEL 2X500KV: PRIMER CIRCUITO INFORME TECNICO INFORME DE AJUSTE Y COORDINACION DE PROTECCIONES. Nº: 15075-C-ELE-INF-01

REV

FECHA

DESCRIPCION

PREP

REV

APR

B

12-06-2015

Para revisión del cliente

MNC

ESR

RMN

C

22-06-2015

Para revisión del cliente

MNC

ESR

RMN

PROINGESA PROINGESA INGENIER INGENIER A FONO/FAX: (32) 3140790, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. , WWW.PROINGESA.CL

Doc. : 15075-C-ELE-INF-01 15075-C-ELE-INF-01

INDICE 1 2

INTRODUCCIÓN....................................................... ................................................................................ ..................................... ............ 5 OBJETIVOS .................................................. ........................................................................... ................................................. ........................ 6 2.1 Protecciones de líneas en S/E Alto Jahuel: ............................ .................................................... ........................ 6 2.2 Protecciones falla interruptor en S/E Alto Jahuel: .......................................... .......................................... 6 2.3 Protecciones diferencial reactores S/E Alto Jahuel: ....................................... ....................................... 6 2.4 Protecciones de líneas en S/E Ancoa: ................................................ ............................................................ ............ 7 2.5 Protecciones falla interruptor en Ancoa: ................................................. ........................................................ ....... 7 2.6 Protecciones diferencial reactores S/E Ancoa: ............................................... ............................................... 7 3  ANTECEDENTES.............................................. ........................................................................ ............................................. ................... 8 3.1 Documentos y otros. .............................................. ........................................................................ ......................................... ............... 8 3.2 Planos............................................................ .................................................................................... ................................................. ........................ 8 3.3 Programas Computacionales. ..................................................................... ........................................................................ ... 8 3.4 Diagrama Unilineal Simplificado Situación Proyectada .................................. 9 3.5 Parámetros Eléctricos del d el Sistema. ................................ ........................................................ .............................. ...... 10 3.5.1 Niveles de Cortocircuito .................................... ............................................................. ................................... .......... 10 10 3.5.1.1 Niveles de Cortocircuito S/E Polpaico 500 kV .................................. .................................. 10 3.5.1.2 Niveles de Cortocircuito S/E Alto Jahuel 500 kV .............................. .............................. 10 3.5.1.3 Niveles de Cortocircuito S/E Ancoa 500 kV...................................... 10 3.5.1.4 Niveles de Cortocircuito S/E Charrúa 500 kV ................................... ................................... 11 3.5.1.5 Niveles de Cortocircuito S/E Lo Aguirre 500 kV ......................... ............................... ...... 11 3.5.2 Parámetros de Líneas existente y proyectada. .................................... .................................... 12 3.5.3 Parámetros de transformador tra nsformador .................................... ............................................................ .......................... .. 13 13 3.5.4 Transformadores de medida .................................................. ................................................................ .............. 14 3.5.4.1 Transformadores de medida para protecciones de línea ................. 14 3.5.4.2 Transformadores de medida para protecciones de Reactor ............ 15 4 METODOLOGÍA Y ANÁLISIS DE OPERACIÓN .......................................... .......................................... 15 4.1 Metodología. .............................................................. ....................................................................................... ................................... .......... 15 4.2 Escenario de Operación. ................................................ ......................................................................... .............................. ..... 17 17 4.3 Contingencias. ................................................................ ........................................................................................ .............................. ...... 17 5 CRITERIOS DE AJUSTES (instalaciones proyectadas). p royectadas)............................... .............................. 17 5.1 Nueva Línea Ancoa  – Alto Jahuel Jahue l 500 kV. ................................................... ................................................... 18 5.1.1  ABB REL 670 / RED 670 Sistemas Principales 1-2 de protección de líneas de S/E Alto Jahuel paño K5. .................................................. .................................................................... .................. 18 5.1.1.1 Función Diferencial de Línea (87L) L3CPDIF. L 3CPDIF................................... .................................. 19 5.1.1.2 Función de Distancia (21/21N) ZMCPDIS / ZMCAPDIS / ZDSRDIR/ FDPSPDIS:................................................. ........................................................................... ................................................... ........................... 22 PROINGESA PROINGESA INGENIER INGENIER A FONO/FAX: (32) 3140790, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. , WWW.PROINGESA.CL

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INDICE 1 2

INTRODUCCIÓN....................................................... ................................................................................ ..................................... ............ 5 OBJETIVOS .................................................. ........................................................................... ................................................. ........................ 6 2.1 Protecciones de líneas en S/E Alto Jahuel: ............................ .................................................... ........................ 6 2.2 Protecciones falla interruptor en S/E Alto Jahuel: .......................................... .......................................... 6 2.3 Protecciones diferencial reactores S/E Alto Jahuel: ....................................... ....................................... 6 2.4 Protecciones de líneas en S/E Ancoa: ................................................ ............................................................ ............ 7 2.5 Protecciones falla interruptor en Ancoa: ................................................. ........................................................ ....... 7 2.6 Protecciones diferencial reactores S/E Ancoa: ............................................... ............................................... 7 3  ANTECEDENTES.............................................. ........................................................................ ............................................. ................... 8 3.1 Documentos y otros. .............................................. ........................................................................ ......................................... ............... 8 3.2 Planos............................................................ .................................................................................... ................................................. ........................ 8 3.3 Programas Computacionales. ..................................................................... ........................................................................ ... 8 3.4 Diagrama Unilineal Simplificado Situación Proyectada .................................. 9 3.5 Parámetros Eléctricos del d el Sistema. ................................ ........................................................ .............................. ...... 10 3.5.1 Niveles de Cortocircuito .................................... ............................................................. ................................... .......... 10 10 3.5.1.1 Niveles de Cortocircuito S/E Polpaico 500 kV .................................. .................................. 10 3.5.1.2 Niveles de Cortocircuito S/E Alto Jahuel 500 kV .............................. .............................. 10 3.5.1.3 Niveles de Cortocircuito S/E Ancoa 500 kV...................................... 10 3.5.1.4 Niveles de Cortocircuito S/E Charrúa 500 kV ................................... ................................... 11 3.5.1.5 Niveles de Cortocircuito S/E Lo Aguirre 500 kV ......................... ............................... ...... 11 3.5.2 Parámetros de Líneas existente y proyectada. .................................... .................................... 12 3.5.3 Parámetros de transformador tra nsformador .................................... ............................................................ .......................... .. 13 13 3.5.4 Transformadores de medida .................................................. ................................................................ .............. 14 3.5.4.1 Transformadores de medida para protecciones de línea ................. 14 3.5.4.2 Transformadores de medida para protecciones de Reactor ............ 15 4 METODOLOGÍA Y ANÁLISIS DE OPERACIÓN .......................................... .......................................... 15 4.1 Metodología. .............................................................. ....................................................................................... ................................... .......... 15 4.2 Escenario de Operación. ................................................ ......................................................................... .............................. ..... 17 17 4.3 Contingencias. ................................................................ ........................................................................................ .............................. ...... 17 5 CRITERIOS DE AJUSTES (instalaciones proyectadas). p royectadas)............................... .............................. 17 5.1 Nueva Línea Ancoa  – Alto Jahuel Jahue l 500 kV. ................................................... ................................................... 18 5.1.1  ABB REL 670 / RED 670 Sistemas Principales 1-2 de protección de líneas de S/E Alto Jahuel paño K5. .................................................. .................................................................... .................. 18 5.1.1.1 Función Diferencial de Línea (87L) L3CPDIF. L 3CPDIF................................... .................................. 19 5.1.1.2 Función de Distancia (21/21N) ZMCPDIS / ZMCAPDIS / ZDSRDIR/ FDPSPDIS:................................................. ........................................................................... ................................................... ........................... 22 PROINGESA PROINGESA INGENIER INGENIER A FONO/FAX: (32) 3140790, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. , WWW.PROINGESA.CL

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5.1.1.3 Esquema de Teleprotección Te leprotección (ZCPSCH):.......................................... .......................................... 27 5.1.1.4 Función de Sobrecorriente Sobreco rriente Direccional Direcciona l (67/67N): ............................. ............................. 29 5.1.1.5 Función Reconexión (79) SMBRREC .............................................. .............................................. 29 5.1.1.6 Función de Verificación de Sincronismo (25VS) SESRSYN: ........... 30 5.1.1.7 Función de Sobrecorriente de Fase (50/51) OC4PTOC. .................. 30 5.1.1.8 Función de Sobrecorriente Residual Re sidual (50N/51N). .............................. .............................. 31 5.1.1.9 Protección de d e subtensión Tensión (27) ( 27) ............................................ ............................................ 31 5.1.1.10 Protección de sobretensión Tensión (59) OV2PTOV ................... 31 5.1.1.11 Cierre contra falla ZCVPSOF............................................... ........................................................ ......... 32 32 5.1.1.12 Bloqueo por oscilación de potencia ZMRPSB ............................ ............................ 32 5.1.2  ABB REC670 Sistema respaldo local en S/E Alto Jahuel paño K5...... 36 5.1.2.1 Protección de Falla de interruptor ............................................... .................................................... ..... 36 5.1.3  ABB REL 670 / RED 670 Sistemas Principales 1-2 de protección de línea S/E Ancoa paño K5. ................................... ............................................................ ............................................... ...................... 37 5.1.3.1 Función Diferencial de Línea (87L) L3CPDIF. L 3CPDIF................................... .................................. 38 5.1.3.2 Función de Distancia (21/21N): ............................................... ........................................................ ......... 42 5.1.3.3 Esquemas de Teleprotección (ZCPSCH): ........................................ ........................................ 47 5.1.3.4 Función de Sobrecorriente Sobreco rriente Direccional Direcciona l (67/67N): ............................. ............................. 47 5.1.3.5 Función Reconexión (79) SMBRREC .............................................. .............................................. 48 5.1.3.6 Función de Sobrecorriente de d e Fase (50) OC4PTOC. ....................... ....................... 49 5.1.3.7 Función de Sobrecorriente Residual Re sidual (50N/51N). .............................. .............................. 50 5.1.3.7.1 Protección de ssubtensionn Tensión (27) .................................. .................................. 50 5.1.3.8 Protección de sobretensión Tensión (59) OV2PTOV ....................... ....................... 50 5.1.3.9 Cierre contra falla ZCVPSOF ................................................ .......................................................... .......... 51 5.1.3.10 Bloqueo por oscilación de potencia ZMRPSB ............................ ............................ 51 5.1.4  ABB REC670 Sistema respaldo local en S/E Ancoa paño K5. ............ 55 5.1.4.1 Protección de Falla de interruptor ............................................... .................................................... ..... 55 5.2 Banco de Reactores N°5 S/E Alto Jahuel paño KZ3. .................................. .................................. 56 5.2.1  ABB RET670 Sistema principal 1 y 2.................................................. ................................................... 56 5.2.1.1 Función Diferencial de Transformador (87T) .................................... .................................... 56 5.2.1.2 Función Diferencial Restringida a Tierra (87N) ................................ ................................ 57 5.2.1.3 Función sobrecorriente residual (51G). ........................................... ........................................... 57 5.2.1.4 Función de sobrecorriente de fase (51/50) ....................................... ....................................... 57 5.2.1.5 Función de Corriente Residual (51N) ............................................... ............................................... 58 5.2.2  ABB REC670 Sistema respaldo local. ................................................ .................................................. 59 5.2.2.1 Protección de Falla de interruptor ............................................... .................................................... ..... 59 5.3 Banco de Reactores N°3 S/E Ancoa paño KZ5. .......................................... .......................................... 59 5.3.1  ABB RET670 Sistema principal 1 y 2.................................................. ................................................... 60 5.3.1.1 Función Diferencial de Transformador (87T) .................................... .................................... 60 5.3.1.2 Función Diferencial Restringida a Tierra (87N) ................................ ................................ 60 5.3.1.3 Función sobrecorriente residual (51G). ........................................... ........................................... 61 PROINGESA PROINGESA INGENIER INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 246 9159, 9159, SUCURSAL SUCURSAL SANTIAGO, SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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5.3.1.4 Función de sobrecorriente de fase (51/50) ....................................... 61 5.3.1.5 Función de Corriente Residual (51N) ............................................... 61 5.3.1.6 Protección de Falla de interruptor .................................................... 62 6 Conclusiones y consideraciones .................................................................. 63 6.1  Ajustes presentados ..................................................................................... 63 6.2 Caso particular: Traslape de las segundas zonas de las protecciones distancia................................................................................................................. 63  Anexo I: ..................................................................................................................... 67  Anexo II: .................................................................................................................... 68  Anexo lV: ................................................................................................................... 69  Anexo V: .................................................................................................................... 74

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INTRODUCCIÓN ELECNOR S.A. en adelante ELECNOR, ha solicitado a Proingesa los servicios de ingeniería para desarrollar el estudio de ajuste y coordinación de protecciones para proyecto de línea entre Ancoa y Alto Jahuel en 500 kV circuito 3. El nuevo circuito estará ubicado entre la S/E Alto Jahuel ubicada en La comuna de Buin, Región Metropolitana y S/E Ancoa ubicada en La comuna de Colbún, Región Del Maule, tendrá una extensión aproximada de 258 km y capacidad de transmisión de 1400 MW.

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OBJETIVOS Determinar los ajustes de los relés asociados a los paños proyectados indicados en el numeral

2.1 Protecciones de líneas en S/E Alto Jahuel : 



Sistema 1 (Diferencial de Línea) Paño 52K5, Relé Marca ABB, Modelo RED670 (87L, 21/21N, SOTF, PSB, 51, 59, 85,79, 25). Sistema 2 (Relé de Distancia) Paño 52K5, Relé Marca ABB, Modelo REL670 (21/21N, SOTF, PSB, 51, 59, 85,79, 25).

2.2 Protecciones falla interruptor en S/E Alto Jahuel: 



Sistema 1 (falla de interruptor) Paño 52K5, Relé Marca ABB, Modelo REC670 (50 BF) Sistema 1 (falla de interruptor) Paño 52KZ3, Relé Marca ABB, Modelo REC670 (50 BF)

2.3 Protecciones diferencial reactores S/E Alto Jahuel: 



Sistema 1 (Diferencial transformador) Paño 52KZ3, Relé marca ABB, Modelo RET670 (87T, 51/50, 51G) Sistema 2 (Diferencial transformador) Paño 52KZ3, Relé marca ABB, Modelo RET670 (87T, 51/50, 51G)

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2.4 Protecciones de líneas en S/E Ancoa: 



Sistema 1 (Diferencial de Línea) Paños 52K5, Relé Marca ABB, Modelo RED670 (87L, 21/21N, SOTF, PSB, 51, 59, 85,79, 25). Sistema 2 (Relé de Distancia) Paño 52K5, Relé Marca ABB, Modelo REL670 (21/21N, SOTF, PSB, 51, 59, 85,79, 25).

2.5 Protecciones falla interruptor en Ancoa: 



Sistema 1 (falla de interruptor) Paño 52K5, Relé Marca ABB, Modelo REC670 (50 BF) Sistema 1 (falla de interruptor) Paño 52KZ5, Relé Marca ABB, Modelo REC670 (50 BF)

2.6 Protecciones diferencial reactores S/E Ancoa: 



Sistema 1 (Diferencial transformador) Paño 52KZ5, Relé marca ABB, Modelo RET670 (87T, 51/50, 51G) Sistema 2 (Diferencial transformador) Paño 52KZ5, Relé marca ABB, Modelo RET670 (87T, 51/50, 51G)

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ANTECEDENTES

3.1 Documentos y otros. 3.1.1

Estudios De Eléctricos Para Conexión De Línea De Transmisión Alto Jahuel - Ancoa 1x500 Kv

3.1.2

Filosofía De Protección Del Sistema De Transmisión Eléctrica De Transelec S.A.

3.1.3

Ancoa Substation Alto-Jahuel No.3 Series Capacitors, Protection & Control System Description of Operation

3.2 Planos. 3.2.1

Diagrama unilineal de protecciones patio 500 kV + nueva línea Ancoa 3, Nº:EC-80.016-EUN-002L01.

3.2.2

Diagrama unilineal de protecciones línea Alto Jahuel 3 500 kV, Nº:EC80.011-EUN-002L01.

3.3 Programas Computacionales. 3.3.1

DIGSILENT, Power Factory 14.1.6.

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3.4 Diagrama Unilineal Simplificado Situación Proyectada Figura 1: diagrama unilineal simplificado

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3.5 Parámetros Eléctricos del Sistema. 3.5.1 Niveles de Cortocircuito Obtenidos a través del Programa DiGSILENT con base de datos del SIC actualizada al tercer trimestre del 2014.

3.5.1.1 Niveles de Cortocircuito S/E Polpaico 500 kV 3.5.1.1 Hidrología Húmeda Demanda Máxima. I3f I1f-t (3xIo) I2f-t (3xIo)

: 9.91 kA. : 9.26 kA. : 10.06 kA.

3.5.1.2 Niveles de Cortocircuito S/E Alto Jahuel 500 kV 3.5.2.1 Hidrología Húmeda Demanda Máxima. I3f I1f-t (3xIo) I2f-t (3xIo)

: 11.29 kA. : 11.59 kA. : 11.99 kA.

3.5.1.3 Niveles de Cortocircuito S/E Ancoa 500 kV 3.5.3.1 Hidrología Húmeda Demanda Máxima. I3f I1f-t (3xIo) I2f-t (3xIo)

: 11.24 kA. : 10.15 kA. : 10.99 kA.

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3.5.1.4 Niveles de Cortocircuito S/E Charrúa 500 kV 3.5.3.1 Hidrología Húmeda Demanda Máxima. I3f I1f-t (3xIo) I2f-t (3xIo)

: 11.87 kA. : 10.43 kA. : 10.83 kA.

3.5.1.5 Niveles de Cortocircuito S/E Lo Aguirre 500 kV 3.5.3.1 Hidrología Húmeda Demanda Máxima. I3f I1f-t (3xIo) I2f-t (3xIo)

: 9.92 kA. : 9.6 kA. : 9.19 kA.

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3.5.2 Parámetros de Líneas existente y proyectada. 3.5.5.1 Línea Polpaico - Alto Jahuel 500 kV Z1 Z0 L

= 1,76 + j 20.43 (ohm-prim).< 85,06° = 14.50 + j 77.63 (ohm-prim). = 73.52 km.

3.5.5.2 Línea Lo Aguirre  – Alto Jahuel 500 kV Z1 Z0 L

= 0.937+ j 13.12 (ohm-prim).< 85,91° = 6.84 + j 47.28 (ohm-prim). = 42.52 km.

3.5.5.3 Línea Ancoa - Alto Jahuel 500 kV L1. Z1 Z0 L Bcs

= 6,96 + j 80,81 (ohm-prim).< 85,06° = 58,98 + j 250,99 (ohm-prim). = 241,24 km. = 0.0221 (S)

3.5.5.4 Línea Ancoa - Alto Jahuel 500 kV L2. Z1 Z0 L Bcs

= 6,22 + j 71.61 (ohm-prim).< 75,67° = 64.74 + j 261.23 (ohm-prim). = 257.39 km. = 0.02411 (S)

3.5.5.5 Línea Ancoa - Charrúa 500 kV L1. Z1 Z0 L Bcs

= 5,26 + j 60,94 (ohm-prim).< 85,03° = 46,73 + j 195,57 (ohm-prim). = 182,84 km. = 0.03305 (S)

3.5.5.6 Línea Ancoa - Charrúa 500 kV L2. PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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Z1 Z0 L Bcs

= 4,947 + j 65,04 (ohm-prim).< 85,65° = 49,72 + j 210,09 (ohm-prim). = 196,5 km. = 0.02921 (S)

3.5.5.7 Línea Ancoa  – Colbún L1. Z1 Z0 L

= 0,0015 + j 0,041 (ohm-prim).< 87,87° = 0,00085 + j 0,01003 (ohm-prim). = 0,17km.

3.5.5.8 Línea Ancoa  – Alto Jahuel 500 kV Nuevo Circuito L3. Conductor: ACAR 700MCM de cuatro (4) conductores por fase Z1 Z0 L Ccs

= 5,48 + j 63,11 (ohm-prim).< 75,67° = 59.56 + j 276,22 (ohm-prim). = 256.43 km. = 27.8 (ohm-prim)

Las características eléctricas de los equipos de compensación reactiva y de la torre con que se modelo la Línea de Transmisión se pueden visualizar en el anexo lV.

3.5.3 Parámetros de transformador 3.5.6.1 Autotransformador T1 y T2 S/E Polpaico. Relación de tensión Potencias ONAN/ONAF Conexión

: 525/220 kV : 510 - 750 / MVA : Yy0

Impedancia SEC (+) Z AT-MT 10,03% Z AT-MT

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Sec (0) 10,08%

S (base) 170 750

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3.5.6.2 Autotransformador N°4 y N°5 S/E Alto Jahuel. Relación de tensión Potencias ONAN/ONAF Conexión

: 525/230/66 kV : 510 - 750 / 510 - 750 / 105 - 150 MVA : Yy0d1

Impedancia SEC (+) Z AT-MT  14,68% ZMT-LT 7,30% Z AT-BT 11,41%

Sec (0) 9,98% 4,96% 7,76%

S (base) 750 150 150

3.5.6.3 Autotransformador T2 S/E Ancoa. Relación de tensión Potencias ONAN/ONAF Conexión

: 525/220 kV : 510 - 750 / 510 - 750 MVA : Yy0

Impedancia SEC (+) Z AT-MT 10,03% Z AT-MT

Sec (0) 10,08%

S (base) 170 750

3.5.4 Transformadores de medida 3.5.4.1 Transformadores de medida para protecciones de línea Transformadores de TTCC (A) Medida S/E Alto Jahuel paño K52000/1 S/E Ancoa paño K5 2000/1

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TTPP(kV) 525/0,115 525/0,115

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3.5.4.2 Transformadores de medida para protecciones de Reactor TRANSFORMADORES DE MEDIDA SE ALTO JAHUEL REACTOR

SE ANCOA REACTOR

4

TTCC (A) 1000/1 200/1  20/1 1000/1 200/1  20/1

METODOLOGÍA Y ANÁLISIS DE OPERACIÓN

4.1 Metodología. La metodología empleada y los pasos a seguir para el desarrollo del presente estudio (determinar los nuevos valores de ajustes de los paños proyectados en S/E Alto Jahuel y S/E Ancoa . 



En modelo del SIC (base DIGSILENT elaborada por el CDEC SIC de marzo del 2014 proyectado a la fecha de energizacion) En dicho anterior nuevo modelo, se incorporan los relés de protección correspondientes a los siguientes paños (proyectados): 1. Paños 52K5 y 52KZ5 (proyectado) en S/E Ancoa. 2. Paño 52K5 y 52KZ3 (proyectado) en S/E Alto Jahuel.

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

Se definen los escenarios de operación y las respectivas contingencias que serán analizadas en el estudio. Se definen criterios de ajustes y determinan estos mismos para las protecciones de las instalaciones proyectadas, a continuación se detallan: Una (1) Protección Diferencial de línea RED670 S/E Alto Jahuel, Paño 52K5. Una (1) Protección de Distancia de línea REL670 S/E Alto Jahuel, Paño 52K5.

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Dos (2) Protección Diferencial de Reactor RET670 S/E Alto Jahuel, Paño 52KZ3. Una (1) Protección de falla de interruptor REC670 S/E Alto Jahuel, 52K5. Una (1) Protección de falla de interruptor REC670 S/E Alto Jahuel, 52KZ3. Una (1) Protección Diferencial de línea RED670 S/E Ancoa, Paño 52K5. Una (1) Protección de Distancia de línea REL670 S/E Ancoa, Paño 52K5. Dos (2) Protección Diferencial de Reactor RET670 S/E Ancoa, Paño 52KZ5 Una (1) Protección de falla de interruptor REC670 S/E Ancoa, Paño 52K5 Una (1) Protección de falla de interruptor REC670 S/E Ancoa, Paño 52KZ5

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4.2 Escenario de Operación. Los escenarios de generación considerados para el presente informe son las siguientes: Escenarios de Operación:

Escenario 1: Hidrología Húmeda, Demanda Alta del SIC ( considerando 7700 MW de demanda). Máxima transferencia posible por las líneas 2x500 Charrúa  –  Ancoa y 500 kV Ancoa  – Alto Jahuel. La comprobación de los ajustes de protección se hará para falla al 10, 50 y 90% de las líneas de transmisión. La Línea de transmisión 500kV Ancoa- Alto Jahuel solo tiene flujo de sur a norte independiente del tipo de demanda y escenario húmedo o seco y considerando que la mayor transferencia de energía de sur a norte se realizara en hidrología húmeda, se consideró que no es necesario analizar hidrología seca para comprobar la coordinación de funciones de protección distancia.

4.3 Contingencias. Las contingencias solicitadas por el CDEC SIC para el presente informe son las siguientes:  





  



5

C0 : Condición Normal de Operación. C1 : Compensacion serie de la Linea 500 KV Ancoa - Alto Jahuel N°3 fuera de servicio. C2 : Compensacion serie Linea 500 KV Ancoa- Alto Jahuel N°2 fuera de servicio C3 : Compensacion serie Linea 500 KV Ancoa - Charrua N°2 fuera de servicio C4 : Linea 500 KV Ancoa- Alto Jahuel N°2 fuera de servicio. C5 : Linea 500 KV Ancoa - Charrua N°2 fuera de servicio. C6 : Linea 500 KV Ancoa - Alto Jahuel N°2 fuera de servicio y Linea 500 KV Ancoa - Charrua N°2 fuera de servicio simultaneamente C7 : Linea 500 KV Ancoa - Alto Jahuel N°3 fuera de servicio.

CRITERIOS DE AJUSTES (instalaciones proyectadas).

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En este capítulo se describirán los criterios adoptados para determinar los ajustes de las protecciones

5.1 Nueva Línea Ancoa  – Alto Jahuel 500 kV. 5.1.1 ABB REL 670 / RED 670 Sistemas Principales 1-2 de protección de líneas de S/E Alto Jahuel paño K5. Se habilitarán las siguientes funciones PROTECCION ABB REL 670

BLOQUE ABB FUNCIÓN ZMCPDIS ZMCAPDIS ZDSRDIR ZCVPSOF ZMRPSB OC4PTOC OV2PTOV ZCPSH SMBRREC SESRYN

DESCRIPCIÓN

21/21N proteccion distancia Z1 21/21N protecci on distanci a Z2-Z3-Z4 21/21N protecion distancia direccional SOTF proteccion cierre sobre falla PSB bloqueo por oscilacion de potencia 51/50 proteccion de sobrecorriente de emergencia 59 proteccion de sobrevoltaje 85 esquema de teleproteccion 79 reconexion automatica 25 verificacion de sincronismo PROTECCION A BB RED 670

BLOQUE ABB FUNCIÓN L3CPDIF ZMCPDIS ZMCAPDIS ZDSRDIR ZCVPSOF ZMRPSB OC4PTOC OV2PTOV ZCPSH SMBRREC SESRYN

87L

DESCRIPCIÓN

PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA 21/21N proteccion distancia Z1 21/21N proteccion distancia Z2-Z3-Z4 21/21N protecion distancia direccional SOTF proteccion cierre sobre falla PSB bloqueo por oscilacion de potencia 51/50 proteccion de sobrecorriente de emergencia 59 proteccion de sobrevoltaje 85 esquema de teleproteccion 79 reconexion automatica 25 verificacion de sincronismo

Para ambos sistemas el TTCC es de razon 2000/1 (A) y TTPP es de razon 525/0.115 (kV)

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5.1.1.1 Función Diferencial de Línea (87L) L3CPDIF. Es un esquema de protección unitario, y opera en forma instantánea para todas las fallas producidas en la línea 1x500 kV Ancoa  – Alto Jahuel, pero también debe asegurar su no operación debido a desequilibrios ocasionados por la saturación de los TT/CC ante fallas externas. En esta protección se activará la función de intertrip, que al operar un extremo, envía orden de desenganche al extremo remoto. El umbral de corriente diferencial (IdMin) se ajusta de manera que supere la diferencia de corriente de magnitudes de corriente normal que se presenta en un caso extremo en que todos los elementos de compensación de reactivos de la LT estén fuera de servicio y en demanda máxima. La diferencia de corriente es de un 30% de la corriente mayor, por lo que se recomienda que el umbral de corriente diferencial mínimo sea 3 veces este valor equivalente a 327 Amperes o bien 0.16 pu de la Ibase (Ibase=2000 A) Figura 2: flujo de corriente en LT sin compensación para escenario C0 y demanda máxima

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Esta función dispone de dos pendientes de restricción las cuales serán ajustadas de la siguiente manera: P= %eCT + %er + MS Donde: P %eCT %er MS

: Pendiente de Restricción. : Máximo error de los TC`s para la clase de exactitud especificada (5%) : Máximo error de la relación de transformación de los TC`s (5%) : Margen de seguridad (5%)

Por lo tanto la primera pendiente de restricción será ajustada en : Slope Section 2 = 20

La segunda pendiente se ajustara con la finalidad de incrementar la seguridad cuando las corrientes de corto circuito externas sean altas, por lo que el error de los transformadores de corrientes es alto. Slope Section 3 = 50

Límite de corriente de no restricción IdUnre , a partir de este valor de corriente diferencial la protección diferencial emitirá su disparo sin tomar en cuenta la corriente de restricción. El valor de ajuste debe ser mayor (20% mayor) de la corriente pasante para una falla externa. IdUnre = ICCFalla Barra S/E Ancoa x 1.2

Umbral diferencial alto  –  IdMinHigh: es usado temporalmente cuando la línea es energizada o cuando una falla es clasificada como externa. Sera ajustado igual a un 20% más que la corriente nominal. IdMinHigh = 1.2

Bloqueo del 2do armónico: Cuando el contenido de harmónicos es mayor al ajuste dado, el relé bloquea la operación diferencial restringida. Sin embargo, cuando una falla es clasificada como interna por el discriminador de falla por secuencia negativa el relé ya no toma en cuenta el contenido de harmónicos. Durante el proceso de energización de la línea se produce temporalmente una corriente de inserción (corriente de inrush) en un extremo de la línea sin presentarse esto en el otro extremo. Por lo que esta PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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diferencia de corriente podría provocar una mala actuación de la protección diferencial. El valor de ajuste (en %) será de I2/I1 Ratio = 15

Bloqueo del 5to armónico: En nuestro caso no se tiene un transformador de potencia dentro de la zona de protección del relé diferencial. El valor de ajuste (en%) será: I5/I1 Ratio = 25 Figura 3: característica de la protección diferencial

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5.1.1.2 Función de Distancia (21/21N) ZMCPDIS / ZMCAPDIS / ZDSRDIR/ FDPSPDIS: Se considera habilitar en forma permanente la función de distancia de fase (21) (característica poligonal) y residual (característica poligonal) (21N), más específicamente los bloques para línea compensada ZMCPDIS ZMCAPDIS y ZDSRDIR ZMCPDIS : Bloque de función distancia de zona 1 para línea compensada ZMCAPDIS: Bloque de función distancia de zona 2, 3 y 4 para línea compensada ZDSRDIR: Bloque direccional de la función distancia para línea compensada FDPSPDIS: Bloque de arranque de las funciones distancia La función de distancia se deshabilitará al activarse la función de falla fusible, generada debido a la pérdida de potenciales provenientes de los secundarios de los TT/PP.

Zona 1: Se recomienda deshabilitar esta zona de protección con el fin de evitar operaciones erróneas para fallas fuera de la línea producto de la lectura de impedancia aparente provocada por el compensador serie. Zona 2:  Para la segunda zona (Z2) se deberá ajustar al 100% de la reactancia de LT mas la reactancia capacitiva de la compensación serie medida por el relé de la línea protegida, cuidando de no alcanzar más allá del 50% de la línea más corta que pueda conectarse a la barra del otro extremo de la línea, ni de sobrealcanzar los transformadores o autotransformadores conectados a la barra del extremo remoto. Considerando además que el alcance resistivo es igual al alcance reactivo para fallas entre fases y el triple del alcance reactivo para fallas residuales. El tiempo de operación de esta zona será entre 0.5 seg. En dirección hacia delante. X2 = (100%*X LT s/cs) + Xcs= 90.93 (ohm-prim) =39.84 ohm sec Xcs= reactancia de la compensación serie PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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El alcance resistivo para fallas entre fase se recomeinda ajustar en un valor igual al alcance reactivo de esta zona. R2ff = X2= 90.93 (ohm-prim) =39.84 (ohm sec) El alcance resistivo para fallas fase a tierra se ajustarálo en un valor igual a tres veces el alcance resistivo para fallas entre fases de esta zona con el fin de cubrir al menos fallas de 25 ohm de resitencia de falla para operación normal, es decir: R2ft = 3*R2ff= 272.79 (ohm-prim) = 74.93 (ohm sec)

Zona 3:  Para la tercera zona (Z3) se deberá ajustar al 200% de la reactancia de la LT. Esta zona se ajusta solo con el fin de dar un respaldo a fallas en las líneas adyacentes con un tiempo de 3.2 segundos, sirviendo más que nada para como detector de fallas en sistemas adyacentes, de todas maneras conservando los tiempos de coordinación existentes en el sistema de 500kV. X3 = (200%*X LT) + Xcs= 126.26 (ohm-prim) =55.31 (ohm sec) El alcance resistivo para fallas entre fases se ajustarálo en un valor igual al alcance reactivo de esta zona. R3ff = X3=126.26 (ohm-prim) =55.31 (ohm sec) El alcance resistivo para fallas fase a tierra se ajustarálo en un valor igual a tres veces el alcance resistivo para fallas entre fases de esta zona, es decir: R3ft = 3*R3ff= 378.78 (ohm-prim)= 165.93(ohm sec)

Zona 4: Para la cuarta zona (Z4) se ajusta con dirección reversa, su objetivo es alertar fallas atrás del paño pero no se recomienda que no envie señal de trip. Ademas servirá para complementar la operación de la lógica de teleprotección POTT, su alcance será equivalente al 80% de la reactancia de la Linea menos la reactancia capacitiva de la compensación serie. Su aajuste resistivo es de similar valor al alcance reactivo PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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X4 = (80%*X LT) - Xcs= 22.7 (ohm-prim) = 9.95(ohm sec) Del manual de la proteccion se extraen las caracteristicar R/X para fallas entre fase y residual, que ayudan al entendimiento de los parametros ajustables:

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Tabla 1: Ajustes de los bloques de impedancia de la protección ABB REL 670 de S/E Alto Jahuel paño K5

caract de fase (ohm/fase)

caract residual (ohm por loop)

caract de fase (ohm/fase)

caract residual (ohm por loop)

IEC 61850 X1FwPP R1PP RFFwPP X1RvPP R1RvPP X1FwPE R1PE XOPE ROPE RFFwPE X1RvPE R1RvPE

descripcion reactancia de la LT en sec pos resistencia de la LT en sec pos resistencia de arco + Rfalla reactancia reversa de la LT en sec pos resistencia reversa de la LT en sec pos reactancia de la LT en sec pos resistencia de la LT en sec pos reactancia de LT en sec 0 resistencia de LT en sec 0 resistencia de arco + R pie torre +Rfalla reactancia reversa de la LT en sec cero resistencia reversa de la LT en sec pos

IEC 61850 descripcion X1FwPP reactancia de la LT en sec pos R1PP resistencia de la LT en sec pos

alcance en ohm primarios ZONA 2 ZONA 3 ZONA 4 90,93 126,26 22,70 5,41 10,82 4,33 171,04 230,88 36,75 190,00 228,26 0,10 171,04 230,88 36,75 63,13 126,26 22,70 5,41 10,82 4,33 248,43 496,86 198,74 59,57 119,14 47,66 351,23 702,45 225,38 182,61 126,26 22,70 351,23 702,45 225,38 alcance en ohm secundarios ZONA 2 ZONA 3 ZONA 4 39,84 55,31 9,95 2,37 4,74 1,90

RFFwPP X1RvPP R1RvPP X1FwPE

resistencia de arco + Rfalla reactancia reversa de la LT en sec pos resistencia reversa de la LT en sec pos reactancia de la LT en sec pos

74,93 83,24 74,93 27,66

101,15 100,00 101,15 55,31

16,10 0,04 16,10 9,95

R1PE XOPE ROPE RFFwPE

resistencia de la LT en sec pos reactancia de LT en sec 0 resistencia de LT en sec 0 resistencia de arco + R pie torre +Rfalla

2,37 108,84 26,10 153,87

4,74 217,67 52,19 307,74

1,90 87,07 20,88 98,74

X1RvPE R1RvPE

reactancia reversa de la LT en sec cero resistencia reversa de la LT en sec pos

80,00 153,87

55,31 307,74

9,95 98,74

El bloque ZDSRDIR se ajusta con idénticos valores a la zona 3, ya que este ajuste debe contener las demás zonas de protección El bloque de arranque FDPSPDIS se ajusta con los siguientes valores:

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Phase Selector (IEC 61850) X1PP X0PE RFFwPP RFRwPP RFFwPE RFRwPE

OHM SEC OHM PRIM 240 547,83 260 593,48 240 547,83 240 547,83 340 776,09 340 776,09

. . .

Figura 4: caracteristica residual de la funcion distancia . 750.

625.

500.

375.

250.

125.

.

.

. -1375.

-1250.

-1125.

-1000.

-875.

-750.

-625.

-500.

-375.

-250.

-125.

125.

250.

375.

500.

625.

750.

875.

1000.

1125.

1250.

[ pri.Ohm]

-125.

-250.

-375.

-500.

-625.

-750.

-875.

-1000.

-1125. \3\Ancoa K5 cto 3 : :

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      T

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. . .

Figura 5: caracteristicade fase de la funcion distancia .

540.

450.

360.

270.

180.

90.0

-1260.

-1170.

-1080.

-990.

-900.

-810.

-720.

-630.

-540.

-450.

-360.

-270.

-180.

-90.0

90.0

180.

270.

360.

450.

540.

630.

720.

810.

900.

[pri.Ohm]

-90.0

-180.

-270.

-360.

-450.

-540.

.

.

.

5.1.1.3 Esquema de Teleprotección (ZCPSCH): : :

En la protección REL670 se habilita la lógica de teleprotección de sobrealcance permisivo (POTT) El modo de transferencia de disparo permisivo con sobrealcance (POTT) es un procedimiento permisivo. La zona de sobrealcance es la zona 2 ajustada a más allá de la subestación en el extremo opuesto es decisiva. En este caso la zona Z1 es deshabilitada para evitar operaciones erroneas producto de la reactancia capacitiva. Esta función permitirá la apertura instantánea de los interruptores de la LT para fallas detectadas por zona 2 hacia delante de parte de las protecciones distancia de ambos extremos. Si la protección de distancia identifica una falta dentro de la zona de sobrealcance, ésta envía primero una señal de autorización al extremo opuesto de la línea. Si del extremo opuesto igualmente se recibe una señal de autorización, se conduce la señal de disparo al relé de mando. Condición para una desconexión rápida es por lo tanto que en ambos extremos de la línea sea detectada una falta dentro de la zona de PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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sobrealcance. La protección de distancia se ajusta de tal manera que la cubra más allá de la subestación en el extremo opuesto Este esquema necesita lógica de inversión de corriente en líneas paralelas, que consiste en bloquear el esquema de teleprotección luego de detectar una falla en zona reversa, el tiempo de bloque a ajustar será de 160 ms o 8 ciclos. El tiempo de prolongación de señal será ajustado en 80 ms o 4 ciclos.

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5.1.1.4 Función de Sobrecorriente Direccional (67/67N): La función (67) no se habilita.

5.1.1.5 Función Reconexión (79) SMBRREC Para esta línea se considera reconexión del tipo mono polar con un solo intento de cierre. La reconexión tripolar se deshabilitara La conexión del bloque SMBRREC para cumplir con lo anterior es la siguiente: Figura 6: bloque SMBRREC reconexion monopolar

La reconexión se realiza si la apertura del interruptor fue operada por acción del trip de la protección diferencial de línea o del esquema de PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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teleprotección. Para apertura de interruptor debido a operación de cualquier otra función habilitada, o con algún retardo de tiempo, no se activará la reconexión. La reconexión automática en este extremo de la línea se configura para que el cierre tenga lugar en la condición de barra viva  – línea muerta. El tiempo de retardo para la orden de cierre (Dead-Time) se ajusta en 800 ms, tiempo suficiente para asegurar la extinción del arco. El tiempo de reset posterior al cierre del interruptor se ha ajustado en 3 segundos. Se debe considerar una lógica de control esquema esclavo - maestro, si el esquema principal está habilitado el segundo queda inhabilitado y viceversa cuando el primero está inhabilitado el segundo se habilita, en resumen solo uno debe comandar el esquema de reconexión.

5.1.1.6 Función de Verificación de Sincronismo (25VS) SESRSYN: El esquema de verificación de sincronismo de cada paño de línea autorizará el cierre del interruptor en las condiciones de Línea Viva y Barra Muerta, Línea Muerta y Barra Viva o bien ambos vivos con verificación de sincronismo. Se considera tensión viva a aquella que supera el 90% del valor operacional normal y tensión muerta a aquella inferior al 10% del valor operacional normal (500 kV). En el caso de sincronización se considera permisible una diferencia de frecuencia de 0,2 Hz, un desfase angular de 10 grados, y una diferencia de tensión de 10%.

5.1.1.7 Función de Sobrecorriente de Fase (50/51) OC4PTOC. Se habilitará el STEP1 de la función de sobrecorriente de fase, la cual por lógica debe quedar sujeta al activarse la función de falla fusible (generada debido a la pérdida de potenciales provenientes de los secundarios de los PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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TT/PP) o bien detectarse la pérdida de comunicación necesaria para la función de teleproteccion. Esta función es de emergencia por lo que no se coordinara con instalaciones aledañas, por lo que su operación debe quedar bloqueada por la operación de las funciones de protección. El ajuste pick-up debe permitir la circulación de la potencia máxima de transmisión de la línea Ancoa  – Alto Jahuel pero no debe ser superior a la corriente nominal de los TT/CC considerando el factor de sobrecarga permanente de 120%. Se ajusta su zona instantánea a 3.2 seg, para coordinar con función de sobrecorriente del transformador 525/220 kV S/E Ancoa. Curva: tiempo definido Pick up: 1.2 pu=2400 (A-prim) Tiempo: 3.2 seg.

5.1.1.8 Función de Sobrecorriente Residual (50N/51N). La función 50/51N se deshabilitará

5.1.1.9 Protección de subtensión Tensión (27) La función 27 se deshabilitará

5.1.1.10

Protección de sobretensión Tensión (59) OV2PTOV Esta función se habilita para proteger a los pararrayos de 500 kV de sobre tensiones temporales (TOV) que se originen en el sistema de 500 kV debido a pérdida total de carga (o rechazo total de generación). Su actuación es sobre su propio interruptor y emite transferencia directa de desenganche (TDD) al extremo remoto de la línea. Además, para garantizar un funcionamiento seguro, los ajustes de tensión y/o retardo de tiempo de esta función deben permitir el normal funcionamiento de los sistemas GAP y MAIS. Tanto para sobre tensiones entre fases y fase a tierra se ajustan dos etapas.

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La primera tendrá una tensión mínima de operación igual a 1.1 pu, y un retardo a la operación igual a 10 segundos. Tiempo suficiente para permitir un funcionamiento adecuado de los sistemas GAP y MAIS. La segunda etapa será instantánea con umbral de tensión igual a 1.5 pu. Protección de sobretensión Tensión (59) La protección de tensión mide permanentemente la tensión de cada fase con la finalidad de detectar las tensiones que son mayores o menores que las del rango normal de operación. Si las tensiones son menores que las del rango establecido se tiene un protección de subvención o mínima tensión (función 27); en el caso de tensiones mayores se tiene la protección de sobretensión (función 59).

5.1.1.11

Cierre contra falla ZCVPSOF Se habilitará la función de cierre contra falla, que actuará en forma instantánea en caso de que al cerrar el interruptor la protección detecte condiciones de falla. Esta función arranca por la detección de falla dentro del alcance de la zona de sobrealcance. La activación de la función también considera la detección de línea muerta, para eso se debe disponer del estado del interruptor como entrada Se habilitará esta función de bloqueo con el fin de evitar operaciones erróneas de la protección distancia cuando una vez despejada una falla en un una línea adyacente por sus propias protecciones, se produce una oscilación de potencia tal que la protección distancia pueda interpretar como una falla dentro de la línea.

5.1.1.12

Bloqueo por oscilación de potencia ZMRPSB Se habilitará de esta función de bloqueo con el fin de evitar operaciones erróneas de la protección distancia cuando una vez despejada una falla en un una línea adyacente por sus propias protecciones, se produce una oscilación de potencia tal que la protección distancia pueda interpretar como una falla dentro de la línea.

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Esta función tiene como principio de operación medir el tiempo que demora el vector de impedancia en atravesar las zonas de impedancias interior y exterior o bien llamadas blinder. Figura 7: característica de bloque por oscilación de potencia

Se verifica el comportamiento de la potencia activa en la LT 500kV Ancoa  Alto Jahuel cto.3 para una simulación de estabilidad transitoria ocurrida la falla bifásica a tierra en la LT 500kV Ancoa - Alto Jahuel cto.2 en el escenario de máxima generación. Como se puede visualizar la Potencia activa se establece correctamente antes de los 30 segundos, pero la diferencia pic to pic del primer ciclo supera los 630 MW en 0.5 segundos, por lo que es muy posible que la protección pueda interpretar esta oscilación como una falla propia del cto 3 de la LT.

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Figura 8: simulación de estabilidad transitoria ocurrida la falla bifásica bi fásica a tierra en la LT 500kV Ancoa - Alto Jahuel cto.2 en el escenario de HH demanda máxima 100.00

1.00

      E       L       I       S       g         I       D

0.892 s 1038.419 MW

900.00

0.80 4.159 s 833.205 MW

700.00

0.60

500.00

0.40 3.416 s 465.006 MW 1.401 s 400.387 MW

300.00

0.20

0.022 s 447.671 MW

100.00 0. 0000

29.316 s 659.168 MW

6.0000

12.000

18.000

24.000

[ s]

0.00 30.000

Figura 9: sistema equivalente para el cálculo del ajuste de la función PSB

Para ajustar la función PSB (poder swing blocking) nos basamos en el capítulo 3.6.11.2 del manual de aplicaciones de la protección REL 670. Las ecuaciones utilizadas para determinar determinar los parámetros de ajuste son las siguientes

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Las variables de entrada son las siguientes: Ur Umi n F TTPP pri m TTPP se c TTCC pri m TTCC se c ZL1

te nsi on nomi nal te nsi on mi ni ma e n e stado de al e rta ( NTSyCS) fre cue nci a nomi nal te nsi on pri mari o te nsi on se cundari o corri e nte nomi nal pri mari o TTCC corri e nte nomi nal se cundari oTTCC impe danci a de LT

Zs A

impe danci a de l si stema de sde Ancoa

2,83+j31,02 Ohm pri m

Zs B Smax Fp φmax f si f sc

impedancia del siste sistema de sde Al to Jahue l pote nci a apare nte max ima con l a mi ni ma te nsi on factor de pote nci a angul o maxi mo de carga fre cue nci a i ni ci al maxi ma e n osci l aci one s de potenci a fre cue nci a max i ma pe rmi ti da e n osci l aci on de pote nci a

2,63+j30,14 Ohm pri m 1634 MV A 0,98 25 grados 2,5 Hz 7 Hz

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500000 V 475000 V 50 Hz 525000 V 115 V 2000 A 1 A 5,4+35,82 Ohm pri m

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De acuerdo a las ecuaciones los parámetros calculados son los siguientes: Zmin Rlmin Zsis Zs Zco KL RLdOutFw KLdRFw

impedancia minima de carga resistencia minima de carga impedancia total del sistema ZL1+ZsA posicion de centro de oscilacion factror de pared externa / resistencia minima de carga pared externa hacia adelante factor pared interna hacia delante

δout δin

tP1 t1Pmin δin-min RLdInFw max kldRFw* tP2

138,08 135,32 5,46+j61,16 8,23+j66,84 -0,1- j 0,44 0,80 108,26 0,80

Ohm prim Ohm prim Ohm prim Ohm prim Ohm prim Ohm prim -

angulo de carga externo

34,55

grados

angulo de carga interno tiempo inicial de deteccion de osiclacion tiempo inicial de deteccion de osiclacion minimo angulo de carga interno minimo pared externa hacia adelante maxima nuevo factor de pared interna / pared externa tiempo inicial de deteccion de oscilacion

25,00 10,6 30,00 61,55 41,30 0,38 3,79

grados ms ms

Se ajustará la función PSB de tal manera de cubrir las todas las zonas de operación, para ello la región externa Fw y Rev, será un 20% superior a la zona 3.De acuerdo a los parámetros calculados se ajusta la función. PSB ( IEC 61850)

ohm prim

X1InFw R1LIn R1FInFw X1InRv R1FInRv

152 13 277 152 277

5.1.2 ABB REC670 Sistema respaldo local en S/E Alto Jahuel paño K5. 5.1.2.1 Protección de Falla de interruptor Se habilitará la función de protección de falla de interruptor (50BF) ante la no apertura de los contactos del 52K5 de S/E Alto Jahuel, la cual será activada por la operación de las funciones habilitadas, dando orden de disparo luego de 20 mseg desde su activación (retrip). PROINGESA PROINGESA INGENIER INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 246 9159, 9159, SUCURSAL SUCURSAL SANTIAGO, SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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ms

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En caso que el interruptor del paño de reactor K5 y luego de 200 mseg no ha logrado abrir, se enviará una orden de disparo a los interruptores de asociados a la barra de 500kV de S/E Alto Jahuel, además de emitir disparo trasferido al extremo remoto en S/E Ancoa con el fin de despejar selectivamente la falla. Cabe señalar que la activación de la función 50BF considera la magnitud de corriente y la supervisión de contactos auxiliares. La corriente de operación de fase será ajustada en un valor igual al 120% de la corriente nominal del transformador de corriente. La corriente residual se ajustará en un valor igual al 10% de la corriente nominal del transformador de corriente. I>BF = 120% In TT/CC = 1,2 x 1 = 1,2 A-sec I3I0>BF = 10% In TT/CC = 0,1 x 1 = 0,1 A-sec

5.1.3 ABB REL 670 / RED 670 Sistemas Principales 1-2 de protección de línea S/E Ancoa paño K5. Se habilitarán las siguientes funciones PROTECCION ABB REL 670

BLOQUE ABB FUNCIÓN ZMCPDIS ZMCAPDIS ZDSRDIR ZCVPSOF ZMRPSB OC4PTOC OV2PTOV ZCPSH SMBRREC SESRYN

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DESCRIPCIÓN

21/21N proteccion distancia Z1 21/21N protecci on distanci a Z2-Z3-Z4 21/21N protecion distancia direccional SOTF proteccion cierre sobre falla PSB bloqueo por oscilacion de potencia 51/50 proteccion de sobrecorriente de emergencia 59 proteccion de sobrevoltaje 85 esquema de teleproteccion 79 reconexion automatica 25 verificacion de sincronismo

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PROTECCION ABB RED 670

BLOQUE ABB FUNCIÓN L3CPDIF ZMCPDIS ZMCAPDIS ZDSRDIR ZCVPSOF ZMRPSB OC4PTOC OV2PTOV ZCPSH SMBRREC SESRYN

87L

DESCRIPCIÓN

PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA 21/21N proteccion distancia Z1 21/21N protecci on distanci a Z2-Z3-Z4 21/21N protecion distancia direccional SOTF proteccion cierre sobre falla PSB bloqueo por oscilacion de potencia 51/50 proteccion de sobrecorriente de emergencia 59 proteccion de sobrevoltaje 85 esquema de teleproteccion 79 reconexion automatica 25 verificacion de sincronismo

5.1.3.1 Función Diferencial de Línea (87L) L3CPDIF. Es un esquema de protección unitario, y opera en forma instantánea para todas las fallas producidas en la línea 1x500 kV Ancoa  – Alto Jahuel, pero también debe asegurar su no operación debido a desequilibrios ocasionados por la saturación de los TT/CC ante fallas externas. En esta protección se activará la función de intertrip, que al operar un extremo, envía orden de desenganche al extremo remoto. El umbral de corriente diferencial (IdMin) se ajusta de manera que supere la diferencia de corriente de magnitudes de corriente normal que se presenta en un caso extremo en que todos los elementos de compensación de reactivos de la LT estén fuera de servicio y en demanda máxima. La diferencia de corriente es de un 30% de la corriente mayor, por lo que se recomienda que el umbral de corriente diferencial mínimo sea 3 veces este valor equivalente a 327 Amperes o bien 0.16 pu de la Ibase (Ibase=2000 A)

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Figura 10: flujo de corriente en LT sin compensación para escenario C0 y demanda máxima

Esta función dispone de dos pendientes de restricción las cuales serán ajustadas de la siguiente manera: P= %eCT + %er + MS Donde: P %eCT %er MS

: Pendiente de Restricción. : Máximo error de los TC`s para la clase de exactitud especificada (5%) : Máximo error de la relación de transformación de los TC`s (5%) : Margen de seguridad (5%)

Por lo tanto la primera pendiente de restricción será ajustada en: Slope Section 2 = 20

La segunda pendiente se ajustara con la finalidad de incrementar la seguridad cuando las corrientes de corto circuito externas sean altas, por lo que el error de los transformadores de corrientes es alto. PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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Slope Section 3 = 50

Límite de corriente de no restricción IdUnre   , a partir de este valor de corriente diferencial la protección diferencial emitirá su disparo sin tomar en cuenta la corriente de restricción. El valor de ajuste debe ser mayor (20% mayor) de la corriente pasante para una falla externa. IdUnre = ICCFalla Barra S/E Ancoa x 1.2

Umbral diferencial alto  –  IdMinHigh: es usado temporalmente cuando la línea es energizada o cuando una falla es clasificada como externa. Sera ajustado igual a un 20% más que la corriente nominal. IdMinHigh = 1.2

Bloqueo del 2do armónico: Cuando el contenido de harmónicos es mayor al ajuste dado, el relé bloquea la operación diferencial restringida. Sin embargo, cuando una falla es clasificada como interna por el discriminador de falla por secuencia negativa el relé ya no toma en cuenta el contenido de harmónicos. Durante el proceso de energización de la línea se produce temporalmente una corriente de inserción (corriente de inrush) en un extremo de la línea sin presentarse esto en el otro extremo. Por lo que esta diferencia de corriente podría provocar una mala actuación de la protección diferencial. El valor de ajuste (en %) será de I2/I1 Ratio = 15

Bloqueo del 5to armónico: En nuestro caso no se tiene un transformador de potencia dentro de la zona de protección del relé diferencial. El valor de ajuste (en%) será: I5/I1 Ratio = 25

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Figura 11: característica de la protección diferencial

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5.1.3.2 Función de Distancia (21/21N): Se considera habilitar en forma permanente la función de distancia de fase (21) (característica poligonal) y residual (característica poligonal) (21N), más específicamente los bloques para línea compensada ZMCPDIS ZMCAPDIS y ZDSRDIR ZMCPDIS : Bloque de función distancia de zona 1 para línea compensada ZMCAPDIS: Bloque de función distancia de zona 2, 3 y 4 para línea compensada ZDSRDIR: Bloque direccional de la función distancia para línea compensada FDPSPDIS: Bloque de arranque de las funciones distancia La función de distancia se deshabilitará al activarse la función de falla fusible, generada debido a la pérdida de potenciales provenientes de los secundarios de los TT/PP.

Zona 1  Se recomienda deshabilitar esta zona de protección con el fin de evitar operaciones erróneas para fallas fuera de la línea producto de la lectura de impedancia aparente provocada por el comepnsador serie. . Zona 2: Para la segunda zona (Z2) se deberá ajustar al 150% de la máxima impedancia medida por el relé de la línea protegida, cuidando de no alcanzar más allá del 50% de la línea más corta que pueda conectarse a la barra del otro extremo de la línea, ni de sobre alcanzar los transformadores o autotransformadores conectados a la barra del extremo remoto. Considerando además que el alcance resistivo es igual al alcance reactivo para fallas entre fases y el triple del alcance reactivo para fallas residuales. El tiempo de operación de esta zona será entre 0,3seg. Se ajusta en dirección hacia delante. X2 = (150%*X LT) = 52.99 (ohm-prim)=23.22 (ohm sec) s/cs = Sin compensación serie El alcance resistivo para fallas entre fases se ajustarálo en un valor igual al alcance reactivo de esta zona. PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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R2ff = 53 (ohm-prim)=23.22 (ohm sec) El alcance resistivo para fallas fase a tierra se ajustarálo en un valor igual a tres veces el alcance resistivo para fallas entre fases de esta zona, es decir: R2ft = 3*R2ff= 158.97 (ohm-prim)=69.66 (ohm sec) Este valor permitirá cubrir fallas a tierra por sobre 25 ohm en condición normal de operación.

Zona 3:  Para la tercera zona (Z3) se deberá ajustar al 200% de la reactancia de la LT mas la reactancia capacitiva de la compensación serie. Esta zona se ajusta solo con el fin de dar un respaldo a fallas en las líneas adyacentes con un tiempo de 3.2 segundos, sirviendo más que nada para como detector de fallas en sistemas adyacentes. X2 = (200%*X LT) = 70.66 (ohm-prim)=30.96(ohm sec) El alcance resistivo para fallas entre fases se ajustarálo en un valor igual al alcance reactivo de esta zona. R3ff = X2= 70.66 (ohm-prim)=30.96 (ohm sec) El alcance resistivo para fallas fase a tierra se ajustarálo en un valor igual a tres veces el alcance resistivo para fallas entre fases de esta zona, es decir: R3ft = 3*R3ff= 211.98 (ohm-prim)=92.88 (ohm sec) El resto de las zonas se consideran deshabilitadas.

Zona 4: Para la cuarta zona (Z4) se ajusta con dirección reversa, su objetivo es alertar fallas atrás del paño pero no se recomienda que no envie señal de trip. Ademas servirá para complementar la operación de la lógica de teleprotección POTT, su alcance será equivalente a la reactancia de la línea de transmisión menos la reactancia capacitiva del compensador serie. PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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Del manual de la proteccion se extraen las caracteristicar R/X para fallas entre fase y residual, que ayudan al entendimiento de los parametros ajustables:

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Tabla 2: Ajustes de los bloques de impedancia de la protección ABB REL 670 de S/E Alto Jahuel paño K5

caract de fase

IEC 61850 X1FwPP R1PP

(ohm/fase) RFFwPP X1FwPE caract R1PE residual XOPE (ohm por ROPE loop) RFFwPE

IEC 61850 caract de X1FwPP fase R1PP (ohm/fase) RFFwPP X1FwPE caract R1PE residual XOPE (ohm por ROPE loop) RFFwPE

alcance en ohm primarios descripcion ZONA 2 ZONA 3 ZONA 4 reactancia de la LT en sec 53,00 70,66 35,33 resistencia de la LT en sec 8,12 10,82 5,41 resistencia de arco + Rfall reactancia de la LT en sec resistencia de la LT en sec reactancia de LT en sec 0

89,76 53,00 8,12 372,65

119,68 70,66 10,82 496,86

59,84 35,33 5,41 248,43

resistencia de LT en sec 0 resistencia de arco + R pie

89,36 443,44

119,14 591,25

59,57 295,63

alcance en ohm secundarios ZONA 2 ZONA 3 ZONA 4

descripcion reactancia de la LT en sec resistencia de la LT en sec resistencia de arco + Rfall reactancia de la LT en sec resistencia de la LT en sec reactancia de LT en sec 0 resistencia de LT en sec 0 resistencia de arco + R pie

23,22 3,56 39,32 23,22 3,56 163,25 39,15 194,27

30,96 4,74 52,43 30,96 4,74 217,67 52,19 259,03

15,48 2,37 26,22 15,48 2,37 108,84 26,10 129,51

El bloque de arranque FDPSPDIS se ajusta con los siguientes valores: Phase selector ( IEC 61850)

ohm sec

ohm prim

X1PP

50

571

XOPE

260

2967

RFFwPP

100

1141

50

571

RFFWPE

340

3880

RFRwPE

360

4109

RFRFwPP

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.

Figura 12: caracteristica residual de la protección distancia . .

560.

480.

400.

320.

240.

160.

80.0

.

.

-960.

-880.

-800.

-720.

-640.

-560.

-480.

-400.

-320.

-240.

-160.

-80.0

80.0

160.

240.

320.

400.

480.

560.

640.

720.

800.

[pri.Ohm]

-80.0

-160.

-240.

-320.

-400.

-480.

-560.

-640.

. .

Figura 13: caracteristicade. fase de la protección distancia .

: :

123.

105.

87.5

70.0

52.5

35.0

17.5

.

.

.

-193.

-175.

-158.

-140.

-123.

-105.

-87.5

-70.0

-52.5

-35.0

-17.5

17.5

35.0

52.5

70.0

87.5

105.

123.

140.

158.

175.

[ pri.Ohm ]

-17.5

-35.0

-52.5

-70.0

-87.5

-105.

-123.

-140.

.

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5.1.3.3 Esquemas de Teleprotección (ZCPSCH): En la protección RED670 se habilita la lógica de teleprotección de sobrealcance permisiva (POTT: Permissive overreach transfer trip) El modo de transferencia de disparo permisivo con sobrealcance (POTT) es un procedimiento permisivo. La zona de sobrealcance es la zona 2 ajustada a más allá de la subestación en el extremo opuesto es decisiva. En este caso la zona Z1 es deshabilitada para evitar operaciones erroneas producto de la reactancia capacitiva. Esta función permitirá la apertura instantánea de los interruptores de la LT para fallas detectadas por zona 2 hacia delante de parte de las protecciones distancia de ambos extremos. Si la protección de distancia identifica una falta dentro de la zona de sbrealcance, ésta envía primero una señal de autorización al extremo opuesto de la línea. Si del extremo opuesto igualmente se recibe una señal de autorización, se conduce la señal de disparo al relé de mando. Condición para una desconexión rápida es por lo tanto que en ambos extremos de la línea sea detectada una falta dentro de la zona de sobrealcance en dirección hacia adelante. La protección de distancia se ajusta de tal manera que la zona de sobrealcance llegue más allá de la subestación en el extremo opuesto. Este esquema necesita lógica de inversión de corriente en líneas paralelas, que consiste en bloquear el esquema de teleprotección luego de detectar una falla en zona reversa, el tiempo de bloque a ajustar será de 160 ms o 8 ciclos. El tiempo de prolongación de señal será ajustado en 80 ms o 4 ciclos.

5.1.3.4 Función de Sobrecorriente Direccional (67/67N): La función (67) no se habilitará

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5.1.3.5 Función Reconexión (79) SMBRREC Para esta línea se considera reconexión del tipo monopolar con un solo intento de cierre. La reconexión tripolar se deshabilitará La conexión del bloque SMBRREC para cumplir con lo anterior es la siguiente: Figura 14:bloque SMBRREC reconexión monopolar

La reconexión se realiza si la apertura del interruptor fue operada por acción del trip de la protección diferencial de línea o del esquema de teleproteccion. Para apertura de interruptor debido a operación de cualquier otra función habilitada, o con algún retardo de tiempo, no se activará la reconexión. La reconexión automática en este extremo de la línea se configura para que el cierre tenga lugar en la condición de barra viva  – línea muerta. PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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El tiempo de retardo para la orden de cierre (Dead-Time) se ajusta en 800 mseg, tiempo suficiente para asegurar la extinción del arco. El tiempo de reset posterior al cierre del interruptor se ha ajustado en 3 segundos. Se debe considerar una lógica de control esquema esclavo - maestro, si el esquema principal está habilitado el segundo queda inhabilitado y viceversa cuando el primero está inhabilitado el segundo se habilita, en resumen solo uno debe comandar el esquema de reconexión. Función de Verificación de Sincronismo (25VS) SESRSYN: El esquema de verificación de sincronismo de cada paño de línea autorizará el cierre del interruptor en las condiciones de Línea Viva y Barra Muerta, Línea Muerta y Barra Viva o bien ambos vivos con verificación de sincronismo. Se considera tensión viva a aquella que supera el 90% del valor operacional normal y tensión muerta a aquella inferior al 10% del valor operacional normal (500 kV). En el caso de sincronización se considera permisible una diferencia de frecuencia de 0,2 Hz, un desfase angular de 10 grados, y una diferencia de tensión de 10%.

5.1.3.6 Función de Sobrecorriente de Fase (50) OC4PTOC. Se habilitará el STEP1 de la función de sobrecorriente de fase, la cual por lógica debe quedar sujeta al activarse la función de falla fusible (generada debido a la pérdida de potenciales provenientes de los secundarios de los TT/PP) o bien detectarse la pérdida de comunicación necesaria para la función de teleproteccion. Esta función es de emergencia por lo que no se coordinara con instalaciones aledañas, por lo que su operación debe quedar bloqueada por la operación de las funciones de protección. El ajuste pick-up debe permitir la circulación de la potencia máxima de transmisión de la línea Ancoa  – Alto PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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Jahuel pero no debe ser superior a la corriente nominal de los TT/CC considerando el factor de sobrecarga permanente de 120%. Se ajustará su zona instantánea a 3.2 seg, para coordinar con función de sobrecorriente de transformadores 500/220 kV S/E Alto Jahuel. Curva: tiempo definido Pick up: 1.2 pu Tiempo: 3.2 seg

5.1.3.7 Función de Sobrecorriente Residual (50N/51N). La función 50/51N se deshabilitará

5.1.3.7.1 Protección de ssubtensionn Tensión (27) La función 27 se recomienda no habilitar

5.1.3.8 Protección de sobretensión Tensión (59) OV2PTOV Esta función se habilita para proteger a los pararrayos de 500 kV de sobre tensiones temporales (TOV) que se originen en el sistema de 500 kV debido a pérdida total de carga (o rechazo total de generación). Su actuación es sobre su propio interruptor y emite transferencia directa de desenganche (TDD) al extremo remoto de la línea. Además, para garantizar un funcionamiento seguro, los ajustes de tensión y/o retardo de tiempo de esta función deben permitir el normal funcionamiento de los sistemas GAP y MAIS. Tanto para sobre tensiones entre fases y fase a tierra se ajustan dos etapas. La primera tendrá una tensión mínima de operación igual a 1.1 pu, y un retardo a la operación igual a 10 segundos. Tiempo suficiente para permitir un funcionamiento adecuado de los sistemas GAP y MAIS. La segunda etapa será instantánea con umbral de tensión igual a 1.5 pu.

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5.1.3.9 Cierre contra falla

ZCVPSOF

Se habilitará la función de cierre contra falla, que actuará en forma instantánea en caso de que al cerrar el interruptor la protección detecte condiciones de falla. Esta función arranca por la detección de falla dentro del alcance de la zona de sobrealcance. La activación de la función también considera la detección de línea muerta, para eso se debe disponer del estado del interruptor como entrada

5.1.3.10

Bloqueo por oscilación de potencia ZMRPSB Se habilitará esta función de bloqueo con el fin de evitar operaciones erróneas de la protección distancia cuando una vez despejada una falla en una línea adyacente por sus propias protecciones, se produce una oscilación de potencia tal que la protección distancia pueda interpretar como una falla dentro de la línea. Esta función tiene como principio de operación medir el tiempo que demora el vector de impedancia en atravesar las zonas de impedancias interior y exterior o bien llamadas blinder.

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Figura 15: característica de bloqueo por oscilación de potencia

Se verifica el comportamiento de la potencia activa en la LT 500kV Ancoa  Alto Jahuel cto.3 para una simulación de estabilidad transitoria ocurrida la falla bifásica a tierra en la LT 500kV Ancoa - Alto Jahuel cto.2 en el escenario de máxima generación. Como se puede visualizar la Potencia activa se establece correctamente antes de los 30 segundos, pero la diferencia pic to pic del primer ciclo supera los 630 MW en 0.5 segundos, por lo que es muy posible que la protección pueda interpretar esta oscilación como una falla propia del cto 3 de la LT.

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Figura 16:simulación de estabilidad transitoria ocurrida la falla bifásica a tierra en la LT 500kV Ancoa Alto Jahuel cto.2 en el escenario de HH demanda máxima. 100.00

1.00

      E       L       I       S       g         I       D

0.892 s 1038.419 MW

900.00

0.80 4.159 s 833.205 MW

700.00

0.60

500.00

0.40 3.416 s 465.006 MW 1.401 s 400.387 MW

300.00

0.20

0.022 s 447.671 MW

100.00 0.0000

29.316 s 659.168 MW

6.0000

12.000

18.000

24.000

[s]

0.00 30.000

Figura 17: sistema equivalente para el cálculo del ajuste de la función PSB

Para ajustar la función PSB (poder swing blocking) nos basamos en el capítulo 3.6.11.2 del manual de aplicaciones de la protección REL 670. Las ecuaciones utilizadas para determinar los parámetros de ajuste son las siguientes

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Las variables de entrada son las siguientes: Ur Umin F TTPP prim TTPP sec TTCC prim TTCC sec ZL1

tension nominal tension minima en estado de alerta (NTSyCS) frecuencia nominal tension primario tension secundario corriente nominal primario TTCC corriente nominal secundarioTTCC impedancia de LT

ZsA

impedancia del sistema desde Ancoa

2,83+j31,02 Ohm prim

ZsB Smax Fp φmax fsi fsc

impedancia del sistema desde Alto Jahuel potencia aparente maxima con la minima tension factor de potencia angulo maximo de carga frecuencia inicial maxima en oscilaciones de potencia frecuencia maxima permitida en oscilacion de potencia

2,63+j30,14 Ohm prim 1634 MVA 0,98 25 grados 2,5 Hz 7 Hz

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500000 V 475000 V 50 Hz 525000 V 115 V 2000 A 1 A 5,4+35,82 Ohm prim

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De acuerdo a las ecuaciones los parámetros calculados son los siguientes: Zmin Rlmin Zsis Zs Zco KL RLdOutFw KLdRFw

impedancia minima de carga resistencia minima de carga impedancia total del sistema ZL1+ZsA posicion de centro de oscilacion factror de pared externa / resistencia minima de carga pared externa hacia adelante factor pared interna hacia delante

δout δin

tP1 t1Pmin δin-min RLdInFw max kldRFw* tP2

138,08 135,32 5,46+j61,16 8,23+j66,84 -0,1- j 0,44 0,80 108,26 0,80

Ohm prim Ohm prim Ohm prim Ohm prim Ohm prim Ohm prim -

angulo de carga externo

34,55

grados

angulo de carga interno tiempo inicial de deteccion de osiclacion tiempo inicial de deteccion de osiclacion minimo angulo de carga interno minimo pared externa hacia adelante maxima nuevo factor de pared interna / pared externa tiempo inicial de deteccion de oscilacion

25,00 10,6 30,00 61,55 41,30 0,38 3,79

grados ms ms

Se ajustará la función PSB de tal manera de cubrir las todas las zonas de operación, para ello la región externa Fw y Rev, será un 20% superior a la zona 3.De acuerdo a los parámetros calculados se ajusta la función. PSB ( IEC 61850)

ohm prim

X1InFw R1LIn R1FInFw X1InRv R1FInRv

152 13 277 152 277

5.1.4 ABB REC670 Sistema respaldo local en S/E Ancoa paño K5. 5.1.4.1 Protección de Falla de interruptor Se habilitará la función de protección de falla de interruptor (50BF) ante la no apertura de los contactos del 52K5 de S/E Ancoa, la cual será activada por la operación de las funciones habilitadas, dando orden de disparo luego de 20 mseg desde su activación (retrip). PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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ms

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En caso que el interruptor del paño de reactor K5 y luego de 200 mseg no ha logrado abrir, se enviará una orden de disparo a los interruptores de asociados a la barra de 500kV de S/E Alto Jahuel, además de emitir disparo trasferido al extremo remoto en S/E Ancoa con el fin de despejar selectivamente la falla. Cabe señalar que la activación de la función 50BF considera la magnitud de corriente y la supervisión de contactos auxiliares. La corriente de operación de fase será ajustada en un valor igual al 120% de la corriente nominal del transformador de corriente. La corriente residual se ajustará en un valor igual al 10% de la corriente nominal del transformador de corriente. I>BF = 120% In TT/CC = 1,2 x 1 = 1,2 A-sec I3I0>BF = 10% In TT/CC = 0,1 x 1 = 0,1 A-sec

5.2 Banco de Reactores N°5 S/E Alto Jahuel paño KZ3.

5.2.1 ABB RET670 Sistema principal 1 y 2. TRANSFORMADORES DE MEDIDA SE ALTO JAHUEL REACTOR

TTCC (A) 1000/1 200/1  20/1

5.2.1.1 Función Diferencial de Transformador (87T) El valor ajuste de la corriente mínima de operación IdMin se ajusta en un valor igual al 20% de la corriente máxima permisible por el reactor. Esta protección dispone de dos (2) pendientes de operación. Para la primera pendiente (Slope Section 1), se propone un valor igual 15%, valor adecuado para insensibilizar la protección ante la corriente diferencial provocada por los errores de medida propios de la clase de precisión de los transformadores de corriente. IdMin =0.2x127=38 Amp. PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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La segunda pendiente (Slope Section 2) se utiliza para insensibilizar la protección ante la corriente diferencial producto de la saturación de los transformadores de corriente debido a una falla externa al reactor. Sin embargo, en el caso de los reactores shunt no se considera posible que los transformadores de corriente se saturen debido a una falla externa, porque no aportan corriente a las fallas. Por esta razón basta con utilizar la primera pendiente. Para despejar de forma instantánea (sin considerar el valor de la corriente de retención) fallas francas que se produzcan al interior del reactor, se ajustará la segunda etapa de corriente diferencial (IdUnre) en un valor igual a 3 veces la corriente máxima permisible por el reactor.

5.2.1.2 Función Diferencial Restringida a Tierra (87N) Se deshabilitará ya que como el reactor esta aterrizado con reactor de neutro tal que la corriente residual queda limitada a 10 amperes, esta función no es adecuada dado que su mínimo ajuste de corriente deferencial es 4% de la corriente base. Si consideramos como corriente base la corriente del primario del TTCC entonces la corriente mínima ajustable es 40 amperes para el TTCC de 1000/1A mientras que para el TTCC de 200/1A el 4% es 8 amperes muy cercanos a los 10 amperes máximos que dispondrán.

5.2.1.3 Función sobrecorriente residual (51G). Por lo indicado en el numeral anterior se habilitará la función de sobrecorriente residual 51G cuya corriente de entrada es el TTCC 20/1 conectado en el neutro del reactor ajustado en 50% de Ibase. I Pick up=0.5 pu = 10 (A- prim) Curva= tiempo definido Tiempo= 0.0 seg

5.2.1.4 Función de sobrecorriente de fase (51/50) Esta función se ajusta con dos etapas de operación, la primera protege al reactor ante eventuales sobrecargas que surjan debido a sobre tensiones, PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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su corriente mínima de operación será igual a un 120% de la corriente máxima permisible por el reactor, con una característica de tiempo inverso del tipo IEC extremadamente inversa, y con un índice de tiempo que permita asegurar que el reactor no sufrirá daño debido a sobrecarga. El objetivo de la segunda etapa será despejar fallas que se produzcan al interior del reactor. La corriente mínima de operación de dicha etapa será igual a tres (3) veces la corriente máxima permisible del reactor, con una característica de operación instantánea. La función sobrecorriente para fallas entre fases no opera ante fallas externas al reactor, por lo tanto, desde el punto de vista de la coordinación de protecciones, la única restricción que debe cumplir es operar antes que el resto de las protecciones del sistema para fallas que ocurran en el reactor. Ipick up= 1.2pu = 1200 A prim Curva = IEC ext. Inv. Time dial = 0.4

5.2.1.5 Función de Corriente Residual (51N) Se deshabilitará, dado que la corriente residual está limitada a 10 amperes, muy por debajo del 10% de la corriente primaria de los TTCC

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5.2.2 ABB REC670 Sistema respaldo local. 5.2.2.1 Protección de Falla de interruptor Se habilitará la función de protección de falla de interruptor (50BF) ante la no apertura de los contactos del 52KZ3 de S/E Alto Jahuel, la cual será activada por la operación de las funciones habilitadas, dando orden de disparo luego de 20 mseg desde su activación (retrip). En caso que el interruptor del paño de reactor KZ3 y luego de 200 mseg no ha logrado abrir, se enviará una orden de disparo a los interruptores de línea K5 de S/E Alto Jahuel y K5 de S/E Ancoa con el fin de despejar selectivamente la falla. Cabe señalar que la activación de la función 50BF considera la magnitud de corriente y la supervisión de contactos auxiliares. La corriente de operación de fase será ajustada en un valor igual al 120% de la corriente nominal del transformador de corriente. La corriente residual se ajustará en un valor igual al 10% de la corriente nominal del transformador de corriente. I>BF = 120% In TT/CC = 1,2 x 1 = 1,2 A-sec I3I0>BF = 10% In TT/CC = 0,1 x 1 = 0,1 A-sec

5.3 Banco de Reactores N°3 S/E Ancoa paño KZ5. TRANSFORMADORES DE MEDIDA SE ANCOA REACTOR

PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

TTCC (A) 1000/1 200/1  20/1

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5.3.1 ABB RET670 Sistema principal 1 y 2. 5.3.1.1 Función Diferencial de Transformador (87T) El valor ajuste de la corriente mínima de operación IdMin se ajusta en un valor igual al 20% de la corriente máxima permisible por el reactor. Esta protección dispone de dos (2) pendientes de operación. Para la primera pendiente (Slope Section 1), se propone un valor igual 15%, valor adecuado para insensibilizar la protección ante la corriente diferencial provocada por los errores de medida propios de la clase de precisión de los transformadores de corriente. IdMin =0.2x127=38 Amp. La segunda pendiente (Slope Section 2) se utiliza para insensibilizar la protección ante la corriente diferencial producto de la saturación de los transformadores de corriente debido a una falla externa al reactor. Sin embargo, en el caso de los reactores shunt no se considera posible que los transformadores de corriente se saturen debido a una falla externa, porque no aportan corriente a las fallas. Por esta razón basta con utilizar la primera pendiente. Para despejar de forma instantánea (sin considerar el valor de la corriente de retención) fallas francas que se produzcan al interior del reactor, se ajustará la segunda etapa de corriente diferencial (IdUnre) en un valor igual a 3 veces la corriente máxima permisible por el reactor.

5.3.1.2 Función Diferencial Restringida a Tierra (87N) Se deshabilitará ya que como se cómo el reactor esta aterrizado con reactor de neutro tal que la corriente residual queda limitada a 10 amperes, esta función no es adecuada dado que su mínimo ajuste de corriente diferencial es 4% de la corriente base. Si consideramos como corriente base la corriente del primario del TTCC entonces la corriente mínima ajustable es 40 amperes para el TTCC de 1000/1A mientras que para el TTCC de 200/1A el 4% es 8 amperes muy cercanos a los 10 amperes máximos que dispondrán. PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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5.3.1.3 Función sobrecorriente residual (51G). Por lo indicado en el numeral anterior se habilitará la función de sobrecorriente residual 51G cuya corriente de entrada es el TTCC 20/1 conectado en el neutro del reactor ajustado en 50% de Ibase I Pick up=0.5 pu = 10 (A- prim) Curva= tiempo definido Tiempo= 0.0 seg

5.3.1.4 Función de sobrecorriente de fase (51/50) Esta función se ajusta con dos etapas de operación, la primera protege al reactor ante eventuales sobrecargas que surjan debido a sobre tensiones, su corriente mínima de operación será igual a un 120% de la corriente máxima permisible por el reactor, con una característica de tiempo inverso del tipo IEC extremadamente inversa, y con un índice de tiempo que permita asegurar que el reactor no sufrirá daño debido a sobrecarga. El objetivo de la segunda etapa será despejar fallas que se produzcan al interior del reactor. La corriente mínima de operación de dicha etapa será igual a tres (3) veces la corriente máxima permisible del reactor, con una característica de operación instantánea. La función sobrecorriente para fallas entre fases no opera ante fallas externas al reactor, por lo tanto, desde el punto de vista de la coordinación de protecciones, la única restricción que debe cumplir es operar antes que el resto de las protecciones del sistema para fallas que ocurran en el reactor. Ipick up= 1.2pu = 1200ª Curva = IEC ext. Inv. Time dial = 0.4

5.3.1.5 Función de Corriente Residual (51N) Se deshabilitará , dado que la corriente residual está limitada a 10 amperes, muy por debajo del 10% de la corriente primaria de los ABB REC670 Sistema respaldo local. PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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5.3.1.6 Protección de Falla de interruptor Se habilitará la función de protección de falla de interruptor (50BF) ante la no apertura de los contactos del 52KZ5 de S/E Ancoa, la cual será activada por la operación de las funciones habilitadas, dando orden de disparo luego de 20 mseg desde su activación (retrip). En caso que el interruptor del paño de reactor KZ5 y luego de 200 mseg no ha logrado abrir, se enviará una orden de disparo a los interrptores de línea K5 de S/E Alto Jahuel y K5 de S/E Ancoa con el finde despejar selectivamente la falla. Cabe señalar que la activación de la función 50BF considera la magnitud de corriente y la supervisión de contactos auxiliares. La corriente de operación de fase será ajustada en un valor igual al 120% de la corriente nominal del transformador de corriente. La corriente residual se ajustará en un valor igual al 10% de la corriente nominal del transformador de corriente. I>BF = 120% In TT/CC = 1,2 x 1 = 1,2 A-sec I3I0>BF = 10% In TT/CC = 0,1 x 1 = 0,1 A-sec

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6

Conclusiones y consideraciones

6.1 Ajustes presentados 





Se concluye que los ajustes presentados en este informe para funciones de protección ante cortocircuitos y sobrecargas son óptimos para la operación segura del tercer circuito de LT 500 kV Ancoa Alto Jahuel. Así como para los sistemas de potencia adyacentes. Los ajustes existentes en las protecciones de los sistemas adyacentes no deben ser modificados. Por lo que no fue necesario comprobar la coordinación para la contingencia C7 donde se dejaba fuera de servicio la línea proyectada. La base de datos de Digsilent con que se trabajo considera la energización del 3° cto de la LT Ancoa Alto Jahuel para Septiembre del 2015. Como requerimiento del CDEC SIC se acoge que la nueva S/E Lo Aguirre sea considerada.

6.2 Caso particular: Traslape de las segundas zonas de las protecciones distancia. De acuerdo al análisis de las contingencias solicitadas por el CDEC SIC, se pudo comprobar que existen traslapes de las segundas zonas de las protecciones distancia de líneas adyacentes. Esta condición es preexistente a la incorporación del tercer circuito de la LT Ancoa Alto Jahuel 500kV. En específico se presenta el traslape para la contingencia C6. La siguiente figura muestra el alcance de la segunda zona de la protección distancia de S/E Charrua Paño Ancoa. Como se puede apreciar la segunda zona cubre más allá de la Ancoa y muy cercano a S/E Alto Jahuel y es claro que se traslapara con cualquiera de las segundas zonas de las protecciones distancia de S/E Ancoa paño Alto Jahuel.

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Doc. : 15075-C-ELE-INF-01 Figura 18: diagrama tiempo distancia contingencia C6 sin 3°cto Ancoa Alto Jahuel

Considerando la misma contingencia C6 pero incluyendo 3° cto LT Ancoa Alto Jahuel 500kV, la situación se agrava ya que el alcance la protección de S/E Charrua paño Alto Jahuel cubre más allá de la S/E Alto Jahuel como lo muestra la siguiente figura

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Doc. : 15075-C-ELE-INF-01 Figura 19: diagrama tiempo distancia contingencia C6 sin 3°cto Ancoa Alto Jahuel

El traslape tiene una serie de condiciones para que ellos ocurra  

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Falla en la LT Lo Aguirre Alto Jahuel 500kV No opera el esquema de protección diferencial de la LT Lo Aguirre Alto Jahuel 500kV No opera el esquema de protección distancia acelerado de la LT Lo Aguirre  Alto Jahuel 500kV No opera la protección del condensador serie de la LT Ancoa Charrua cto. 1 500kV

 Además de las condiciones anteriores se debe tener en cuenta que la perdida de comunicaciones (causa mas probable de la no operación de las protecciones distancia y diferencial de la línea fallada), obliga la deshabilitar el circuito, y esto por ser una operación de maniobra, las condiciones antes descritas solo podrán darse en PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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el tiempo que se demore la maniobra desde que el sistema de protección indica la alarma. Bajo estas primicias, se entrego de manera parcial esta información Elecnor y se solicitó de manera informal la opinión del CDEC SIC para lo cual este consultor queda conforme con la siguiente conclusión: La probabilidad de ocurrencia de operación errónea es muy baja y se entiende que los actuales ajustes dan prioridad a la rapidez del despeje de las fallas bajo la correcta operación de las protecciones asociadas a los bancos de condensadores los cuales deben aislarlo en tiempos más rápidos que el arranque de la segunda zona de la protección distancia.

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Anexo I: Tiempos de Operación

 A continuación se presentan los tiempos de operación de las protecciones distancia de sistema de 500kV comprendido entre S/E Polpaico por el Norte hasta Charrúa por el sur. PROINGESA INGENIER A FONO/FAX: (32) 213 7350, CASA MATRIZ CONCÓN. FONO: (41) 224 5918, SUCURSAL CONCEPCIÓN. FONO: (2) 246 9159, SUCURSAL SANTIAGO, WWW.PROINGESA.CL

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Anexo II: Ajustes de las Protecciones Existentes

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Anexo lV: Caracteristicas eléctricas delos equipos que conforman el tercer circuito de la LT 500kV Ancoa - Alto Jahuel

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Figura 20: placa de los reacores de línea para S/E Ancoa y S/E Alto Jahuel

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Figura 21: caracteristicas eléctricas del condensador serie

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Figura 22: Estructura de suspencion de la línea de transmisión

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Figura 23: caracteristicas del reactor de neutro

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