LINEA DE TRANSMISION EN 138KV TRUJILLO NOR OESTE TRUJILLO SUR Y SUBESTACIONES ASOCIADAS

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1 R.V.G. Comentarios COES R.V.G R.V.G Edición preliminar R.V.G Rev. Date Name Description Approved Date Customer Supplier Project Name: LINEA DE TRANSMISION EN 138KV TRUJILLO NOR OESTE TRUJILLO SUR Y SUBESTACIONES ASOCIADAS Prepared: Raúl Vilchez 16/1/217 Reviewed: Raúl Vilchez 16/1/217 Approved: Raúl Vilchez 16/1/217 Title: Estudio de Operatividad para la Línea de transmisión en 138kV Trujillo Nor-Oeste Trujillo Sur y subestaciones asociadas Resumen Ejecutivo Document Code : IND EO-RE Review: 1 Pages: 12

2 IND EO-RE ESTUDIO DE OPERATIVIDAD PARA EL PROYECTO LINEA DE TRANSMISION EN 138KV TRUJILLO NOROESTE TRUJILLO SUR Y SUBESTACIONES ASOCIADAS RESUMEN EJECUTIVO CONTENIDO 1. Características generales del proyecto Introducción Ubicación Puesta en servicio del proyecto Características eléctricas generales del proyecto Nivel de tensión Nivel de Cortocircuito Descripción de las instalaciones a ser construidas Línea de Transmisión Trazado de la línea Características climatológicas Características ambientales Características de los conductores Ampliación de la subestación Trujillo Nor-Oeste Ampliación de la subestación Trujillo Sur Ampliación de la subestación Porvenir Sistema de Protección y Medición Sistema de Registro de Fallas Sistema de Control y Maniobra Conclusiones de los estudios eléctricos Conclusiones de los estudios de estado estacionario Conclusiones del estudio de coordinación de protección de 12 versión 1

3 IND EO-RE LINEA DE TRANSMISION EN 138KV TRUJILLO NOROESTE TRUJILLO SUR Y SUBESTACIONES ASOCIADAS 1. Características generales del proyecto 1.1. Introducción El sistema eléctrico de la ciudad de Trujillo, en la actualidad, es un sistema puramente radial, que es operado por la empresa Hidrandina, el cual tiene como principales cargas las ubicadas en las subestaciones Porvenir, Trujillo Nor-Oeste y Trujillo Sur teniendo una potencia instalada de aproximadamente 27MVA. Estas instalaciones mencionadas se interconectan al SEIN mediante las líneas L-1117 y L-1139 proveniente de la subestación Trujillo Norte, que al producirse la desconexión de una de ellas se deja de suministrar energía a cargas importantes de todo el sistema eléctrico de Trujillo Sur, por lo que es importante construir un nuevo enlace que permita mantener la continuidad del servicio en caso ocurra alguna contingencia en las líneas L-1117 y L Por lo tanto, con la finalidad de mejorar la confiabilidad del sistema y fortalecer el suministro eléctrico, la empresa de distribución de energía Hidrandina ha visto conveniente desarrollar dentro de su programa de ampliación el proyecto de construcción de la Línea de transmisión en 138kV Trujillo Nor-Oeste Trujillo Sur, el cual contempla la instalación de nuevo equipamiento primario en las subestaciones adyacentes; junto con el proyecto se está realizando el reforzamiento de la línea L-1117 que enlaza las subestaciones de Trujillo Norte y Porvenir, el cual consiste en la instalación de nuevas estructuras de madera y el cambio del calibre del conductor por uno AAAC de 6MCM. La empresa Obritec S.A.C., fue adjudicada, por la empresa concesionaria Hidrandina S.A., para realizar los trabajos de ampliación y suministro de equipos en las subestaciones eléctricas de Trujillo Norte, Trujillo Nor-Oeste, Porvenir y Trujillo Sur ubicadas en la ciudad de Trujillo. Como parte del alcance del proyecto está la de realizar la construcción de la línea entre las subestaciones de Trujillo Nor-Oeste y Trujillo Sur, así mismo implementar en cada subestación las bahías de línea con su equipamiento de patio correspondientes. Para el reforzamiento de la línea L-1117 se está reemplazando todas las estructuras de madera por lo que la ruta de la línea será la misma, así mismo estas nuevas estructuras están preparadas para soportar el nuevo conductor de AAAC de 6MCM, lo que implica la instalación de nuevos equipos en cada instalación. Como el proyecto de la construcción de la nueva línea entre las subestaciones de Trujillo Nor-Oeste 138kV y Trujillo Sur 138kV formará una red eléctrica en anillo entre las subestaciones Trujillo Norte 138kV, Porvenir 138kV, Trujillo Sur 138kV y Trujillo Nor-Oeste 138kV, Hidrandina ha visto por necesario incrementar la capacidad de transmisión de la línea L-1117 previo a la energización de la nueva línea y dado que ambas actividades se están ejecutando en simultaneo este proyecto estará formado por 2 etapas: siendo la primera la repotenciación de la línea L-1117 y la instalación de su equipamiento asociado y la segunda etapa con la energización de la nueva línea y la instalación del equipamiento asociado. 3 de 12 versión 1

4 2TP-A26 L-1139 L TSur L-1117 DIgSILENT Informe Resumen Ejecutivo IND EO-RE Actualmente el proyecto se encuentra en su etapa final de construcción; por lo que, de acuerdo a la normatividad vigente, toda nueva instalación que se conecte al SEIN deberá presentar al organismo operador de la red eléctrica (COES-SINAC) los estudios eléctricos que formarán parte del estudio de operatividad. Cumpliendo con el cronograma del proyecto, el presente informe da a conocer los criterios, metodología y resultados de las simulaciones en estado estacionario (simulaciones de flujo de carga y cálculo de corrientes de cortocircuito) y análisis de coordinamiento de protecciones eléctricas para el área de influencia del proyecto Ubicación La zona del proyecto tiene la siguiente ubicación: Subestación Trujillo Nor-Oeste Distrito : Trujillo Provincia : Trujillo Departamento : La Libertad Subestación Trujillo Sur Distrito : Trujillo Provincia : Trujillo Departamento : La Libertad En la siguiente figura se muestra la ubicación del proyecto y su zona de influencia: Cp TrujilloB NEC/NER Cp trujillo SE TRUJILLO NORTE AT AT AT T lod TNorte1A lod TNorte1B TNorte1A TNorte1B 3TP-A47 ZZ TNorO SE TRUJILLO NOROESTE SE PORVENIR 3TP-A51 ZZ Porv TrNorO22 TrNorO1 Porv22 Porv1 lod TNorO22 lod TNorO1 lod Porv22 lod Porv1 TrujilloSur L-6695 L-6696 SE VIRU L-6697 SE CHAO 3TP-A5 3TP-A5 Huaca Viru Chao Acople TSurC TSurB TSurA 3TP-633 3TP-617 3TP-628 lod TSurC ZZ TSurC lod TSurB ZZ TSurB lod TSurA ZZ TSurA Huaca33 Huaca1 Viru22 Viru1 Chao22 Chao1 SE TRUJILLO SUR Branches SE HUACA DEL SOL Figura N 1.- Zona de influencia del proyecto PowerFactory Estudio de Operatividad Línea de Transmisión L.T. de 138kV Trujillo NorOeste - Trujillo Sur Simulación de flujo de potencia Avenida Maxima - Con proyecto de 12 versión 1 lod Huaca33 lod Huaca1 lod Viru22 lod Viru1 lod Chao22 lod Chao1 Project: IND Graphic: TrujilloHDNA Date: 3/2/217 Annex:

5 IND EO-RE 1.3. Puesta en servicio del proyecto El presente proyecto de la construcción de la Línea de Transmisión en 138kV Trujillo Nor-Oeste Trujillo Sur y subestaciones asociadas tiene prevista su puesta en servicio para el mes de abril del año Características eléctricas generales del proyecto A continuación se detallan las características eléctricas generales para el proyecto Nivel de tensión Los niveles de tensión de las instalaciones proyectadas son las siguientes: Subestación Trujillo Nor-Oeste 138/22.9/1kV Sistema de transmisión : 138kV Sistema de distribución : 22.9kV y 1kV Servicios auxiliares en alterna : 38/22Vac Servicios auxiliares en continua : 125Vdc y 48Vdc Subestación Trujillo Sur 138/6/1kV Sistema de transmisión : 138kV Sistema de distribución : 13.8kV Servicios auxiliares en alterna : 38/22Vac Servicios auxiliares en continua : 125Vdc Subestación Porvenir 138/22.9/1kV Sistema de transmisión : 138kV Sistema de distribución : 22.9kV y 1kV Servicios auxiliares en alterna : 38/22Vac Servicios auxiliares en continua : 125Vdc y 48Vdc Nivel de Cortocircuito Tomando en consideración que estas instalaciones actualmente se interconectan con el sistema eléctrico interconectado nacional (SEIN) y con la finalidad de uniformizar los equipos se han considerado los siguientes niveles de cortocircuito: Subestación Trujillo Nor-Oeste Nivel de 138kV : 31.5kA Subestación Trujillo Sur Nivel de 138kV : 31.5kA 5 de 12 versión 1

6 IND EO-RE Subestación Porvenir Nivel de 138kV : 31.5kA 2. Descripción de las instalaciones a ser construidas 2.1. Línea de Transmisión Trazado de la línea El trazado de la línea se inicia en la subestación existente Trujillo Nor- Oeste 138kV, la cual se ubica en la provincia de Trujillo en el departamento de La Libertad y termina en la subestación Trujillo Sur 138kV que se encuentra ubicada en la provincia de Trujillo en La Libertad; la línea tendrá una longitud de 12.8km. El trazado de la línea se presenta a continuación: Figura N 2.- Ubicación del proyecto Como se observa la nueva línea de transmisión entre las subestaciones Trujillo Nor-Oeste y Trujillo Sur pasará por zonas urbanas 6 de 12 versión 1

7 IND EO-RE Características climatológicas El clima de la zona del proyecto es templado debido a que el trazo de ruta de la línea se ubica en zona costera en la ciudad de Trujillo, donde normalmente no se presentan precipitaciones pluviales con excepción de años con presencia del fenómeno del Niño; los datos referenciales de temperaturas ambientales, humedad relativa y otros de la ciudad de Trujillo son los siguientes: Máxima : 28.6 ºC Media : 2 ºC Mínima : 14 ºC Velocidad Viento : 7 km/h Humedad Relativa : 7 95% Nivel ceráunico (días/año) : 5 días de tormenta al año (*) Línea de fuga específica : 5 mm Altitud de operación : 51 msnm (SE Trujillo Nor Oeste) y 24 msnm (Trujillo Sur) (*) Obtenido del Mapa de Niveles Isoceráunico preparado por el ing. Justo Yanque año 25, que se adjunta en el Anexo Características ambientales En la zona del proyecto generalmente no se presentan lluvias, el medio ambiente presenta una atmósfera con contaminación salina, debido a su cercanía al mar; sin embargo, el hecho de ubicarse la línea en la zona urbana de la ciudad, apantallan los efectos de la contaminación salina, disminuyendo sus efectos Características de los conductores Las características de los conductores que se usaran en los tramos de la Línea de Transmisión, son las siguientes: Conductor ACAR de 6MCM para la línea Trujillo Nor-Oeste Trujillo Sur Sección nominal : 6 MCM Composición del cable : 19 x 3,23 Sección real : 34 mm² Diámetro exterior : 22,63 mm Carga de rotura : 7131 kg Coeficiente de dilatación lineal :,23 1/Cº Resistencia DC a 2ºC :,122 ohm/km Módulo de elasticidad final : 615 kg/mm² 7 de 12 versión 1

8 IND EO-RE Conductor OPGW de 94mm2 para la línea Trujillo Nor-Oeste Trujillo Sur Sección nominal : 94mm 2 Diámetro exterior : 13. mm Carga de rotura : 67.4kN Coeficiente de dilatación lineal : 15.5x1-6 1/Cº Resistencia DC a 2ºC :,495 ohm/km Módulo de elasticidad final : kn/mm² Corriente de cortocircuito (.3seg) : 15.3kA Conductor AAAC de 6MCM para la línea Trujillo Norte - Porvenir Sección nominal : 6 MCM Composición del cable : 18 x 3,23 Sección real : 34 mm² Diámetro exterior : 22,63 mm Carga de rotura : 9311 kg Coeficiente de dilatación lineal :,23 1/Cº Resistencia DC a 2ºC :,11 ohm/km Módulo de elasticidad final : 6.27 GPa 2.2. Ampliación de la subestación Trujillo Nor-Oeste En el presente proyecto se contempla la instalación dos (2) bahías de línea en 138kV y el equipamiento asociado a esta. La implementación por parte del proyecto está constituida principalmente por los siguientes equipos Una (1) bahía de línea en el nivel de tensión de 138kV para la línea de llegada de la línea proveniente desde Trujillo Sur; conformada principalmente por un (1) interruptor de potencia, un (1) seccionador de barra, un (1) seccionador de línea con cuchilla de puesta a tierra, tres (3) transformadores de corriente, tres (3) transformadores de tensión y tres (3) pararrayos de llegada. La protección asociada a esta bahía será conformada por un relé diferencial de línea de marca SIEMENS. Se completará la bahía de llegada para la línea L-1139 que proviene desde Trujillo Norte; la ampliación es conformada principalmente por un (1) interruptor de potencia, un (1) seccionador de barra y tres (3) transformadores de corriente. El equipamiento de protección es existente y es realizada por un relé diferencial de línea de la marca SIEMENS. Para la medición de tensión en barra se instalará un juego de transformador de tensión, que es principalmente utilizado para la función de sincronismo en las líneas y de requerirse para la protección de barras. 8 de 12 versión 1

9 IND EO-RE 2.3. Ampliación de la subestación Trujillo Sur En el presente proyecto se contempla la instalación una (1) bahía de línea en 138kV y el equipamiento asociado a esta. La implementación por parte del proyecto está constituida principalmente por los siguientes equipos: Una (1) bahía de línea en el nivel de tensión de 138kV para la línea L-1128 proveniente desde Porvenir; conformada principalmente por un (1) interruptor de potencia, un (1) seccionador de barra, un (1) seccionador de línea con cuchilla de puesta a tierra, tres (3) transformadores de corriente, tres (3) transformadores de tensión y tres (3) pararrayos de llegada. La protección asociada a esta bahía será conformada por un relé diferencial de línea de marca SIEMENS. El proyecto ha concebido que se utilice la bahía existente (actualmente es la llegada de L-1128) para conectar la nueva línea de transmisión L-115 que proviene desde Trujillo Nor-Oeste, por lo que se cambiará el transformador de corriente existente de 4/1 por uno de 8/ Ampliación de la subestación Porvenir En el presente proyecto se contempla la instalación una (1) bahías de línea en 138kV y el equipamiento asociado a esta. La implementación por parte del proyecto está constituida principalmente por los siguientes equipos Una (1) bahía de línea en el nivel de tensión de 138kV para la línea L-1117 proveniente desde Trujillo Norte; conformada principalmente por un (1) interruptor de potencia, un (1) seccionador de línea con cuchilla de puesta a tierra, tres (3) transformadores de corriente, tres (3) transformadores de tensión y tres (3) pararrayos de llegada. La protección asociada a esta bahía será conformada por un relé diferencial de línea de marca SIEMENS. Se completará la bahía de llegada para la línea L-1128 que proviene desde Trujillo Sur; la ampliación es conformada principalmente por la instalación de tres (3) transformadores de tensión capacitivos. El equipamiento de protección será realizado por un relé diferencial de línea de la marca SIEMENS. Con el reforzamiento de la L-1117 se utilizará el transformador de corriente existente, ya con el ingreso de la línea L-115 se cambiará el transformador de corriente en la bahía L-1128 por uno de mayor capacidad (8/1) Sistema de Protección y Medición Líneas de transmisión Para la protección de la línea de transmisión se instalarán dos (2) equipos de protección digital de línea: protección primaria (PP) y protección secundaria (PS) ambos son relés diferenciales de línea. Ambas unidades tendrán habilitados las siguientes funciones: 9 de 12 versión 1

10 IND EO-RE Función diferencial de línea (87L). Función direccional de tierra (67N) trabajando independiente y en comparación direccional. Función de distancia (21/21N), donde la zona 1 será habilita con la falla de comunicación diferencial. Verificación de sincronismo (25) Registro de oscilográfías Como sistema de medición se instalará un equipo digital con capacidad de medición de energía, potencia, registro de eventos, registro histórico y medición de armónicos. Todos los equipos de protección primaria y secundaria, así como también el sistema de medición, disponen de puertos de comunicación tanto para gestión local como remota Sistema de Registro de Fallas Se implementarán equipos de registro de fallas para el registro de eventos transitorios o perturbaciones. El sistema a implementar es un sistema distribuido que consta de unidades de adquisición y de una unidad central encargada del procesamiento de información. Los registradores a implementar son de la marca REASON, modelos RPV311 y RA331 para las bahías de línea y transformación. La implementación del sistema de registro de fallas se implementará en las siguientes instalaciones: Subestación Porvenir Una (1) unidad central de marca REASON, modelo RPV311 Tres (3) unidades de adquisición de marca REASON, modelo RA331 Subestación Trujillo Sur Una (1) unidad central de marca REASON, modelo RPV311 Tres (5) unidades de adquisición de marca REASON, modelo RA331 Subestación Trujillo Nor-Oeste Una (1) unidad central de marca REASON, modelo RPV311 Tres (3) unidades de adquisición de marca REASON, modelo RA Sistema de Control y Maniobra La estructura en niveles jerárquicos y la relación con los tipos de IED (dispositivo electrónico inteligente) se indica a continuación: Nivel o nivel de patio de llaves, formado por el equipamiento eléctrico de potencia de subestación, así como los sensores y 1 de 12 versión 1

11 IND EO-RE actuadores correspondientes. No se contempla la existencia de IEDs IEC 6185 en este nivel. Nivel 1 o nivel de bahía, incluye el equipamiento para realizar las funciones de protección y control, generalmente correspondientes a una posición determinada. En este nivel los relés de protección cuentan con funcionalidad de controlador de bahía, por lo que esta función será habilitada en cada campo. Nivel 2 o nivel de estación, ubicado físicamente en la caseta de control de la subestación, este nivel será realizado por la Unidad Terminal Remota a instalarse. Incluye el equipamiento para realizar las funciones siguientes: o o o o SCADA a nivel de subestación, con interfaz hombre-máquina para el control local Lógicas generales de subestación Gestión de configuración Comunicación con el Centro de Control de nivel superior Nivel 3 es el nivel jerárquico superior, externo a la subestación, formado básicamente por el Centro de Control de Hidrandina ubicado en Trujillo. 3. Conclusiones de los estudios eléctricos 3.1. Conclusiones de los estudios de estado estacionario En la configuración actual la operación de la red presenta valores de tensión, en los nodos, dentro del rango permitido permitido por la NTCSE (+/- 5% de la tensión nominal). En la configuración de operación donde se considera el ingreso la nueva línea de transmisión, los niveles de tensión en las barras se encuentran dentro de los márgenes establecidos. La cargabilidad de las líneas está dentro de sus capacidades de transmisión. Por lo tanto el ingreso de la nueva línea de transmisión no produce ningún impacto negativo en la red de transmisión adyacente. De los cálculos de los niveles de corrientes de cortocircuito se concluye que no existen problemas de saturación para los transformadores de corriente a instalarse en el nivel de 138kV, así como también se verifica que la capacidad de corte de los interruptores de potencia, está por encima de los valores de corrientes de fallas que se puedan presentar en la red. Se han calculado las corrientes de cortocircuito para el caso donde la celda de acoplamiento de barras en 1kV de la SE Trujillo se encuentre cerrada con la finalidad de analizar las capacidades de ruptura de los equipos de maniobra instalados en este nivel de tensión. Como resultados de los cálculos se observa que los niveles de cortocircuito sobrepasan los 25kA, por lo que no se debe operar con el acoplamiento de barras en posición cerrado de 12 versión 1

12 IND EO-RE De los escenarios de contingencia analizados los más significante son los escenarios 1 y 2, donde se observa que la línea L-1128 llega a operar hasta el 127% de su capacidad y en el escenario 2 se observa que la línea L-1139 llegará a operar hasta el 124% de su capacidad nominal. Para controlar estos niveles de sobrecarga es necesario realizar rechazos manuales de carga, por lo que dentro de la operación del sistema eléctrico de debe implementar un esquema de rechazo manual en caso se presenten estas contingencias. Así mismo se recomienda a mediano y/o largo plazo el cambio del conductor de las líneas L-1128, L-1139 a un calibre como mínimo de 3mm Conclusiones del estudio de coordinación de protección La definición de los ajustes para las protecciones de la línea entre Trujillo Nor-Oeste y Trujillo Sur, fue realizada teniendo en cuenta los ajustes actuales de las protecciones de adyacentes a estos nuevos equipos. Los ajustes propuestos para las funciones de diferencial de línea, distancia y sobrecorriente de fases y tierra presentan un correcto desempeño en función a la selectividad y velocidad de actuación para los diversos tipos de falla que se puedan presentar en la red eléctrica. Con el ingreso de las nuevas instalaciones del proyecto se ha visto por conveniente modificar los ajustes en las líneas de transmisión L-1139 y L ubicadas en la subestación Trujillo Norte pertenecientes a la empresa REP; estos nuevos ajustes propuestos tanto para las funciones de impedancia como las sobrecorrientes de tierra no originan que se realicen cambios en las protecciones de sobrecorriente de los transformadores de potencia AT99-212, AT y AT de la subestación Trujillo Norte. Como parte del análisis de coordinamiento de protecciones, y debido al cambio de la topología de la red es necesario modificar parámetros de ajuste en las protecciones de la línea L-1128 para ambos extremos, es decir, en las subestaciones Porvenir y Trujillo Sur. Así mismo se han dan las recomendaciones con las protecciones de sobrecorriente direccionales de las líneas de transmisión L-1139, L-1117 y L Por último, los ajustes de las protecciones de sobrecorriente en los transformadores de potencia en Trujillo Nor-Oeste y Porvenir, no se ven afectadas por el ingreso de la nueva línea de transmisión, por lo que se mantienen sus ajustes. En el caso de las protecciones de los transformadores de Trujillo Sur se propone modificar sus diales de operación para mantener selectividad en la operación de 12 versión 1