ElectroNet Consultores ElectroNet Consultores ® Las Urbinas 53, Of. 43 Providencia, Santiago, Chile Cod.Postal: 751-0093 Fonos : (56) 22334 1400 (56) 22334 1401 (56) 22334 1402 Web: www.electronet.cl e-mail: [email protected]Rev. Noviembre 2014 CENTRAL CMPC CORDILLERA ESTUDIO DE AJUSTES Y COORDINACION DE PROTECCIONES PUESTA EN SERVICIO TRANSFORMADOR CENTRAL TERMICA Informe
34
Embed
ElectroNet - sic.coordinador.cl filerev. noviembre 2014 central cmpc cordillera estudio de ajustes y coordinacion de protecciones puesta en servicio transformador central termica informe
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
F.2 S/E Cordillera ...................................................................................................................................... 16 F.2.a Línea hacia Pirque y Maipo (DPU 2000R) ................................................................................. 16 F.2.b Transformador T3 de 110/11.5 kV (RET 670) ........................................................................... 17 F.2.c Transformadores T4 y T5 de 11.5/3.3 y 11.5/0.4 kV .................................................................. 19
G VERIFICACIÓN DE LA OPERACIÓN DE LAS PROTECCIONES .................................................. 20
G.1 Escenario de Operación Normal .......................................................................................................... 21 Cortocircuitos Trifásicos ............................................................................................................................ 21 Cortocircuitos Monofásicos ....................................................................................................................... 21 Cortocircuitos Monofásicos con RF=25 Ω ................................................................................................. 22
III
H COMENTARIOS Y OBSERVACIONES ........................................................................................... 22
ANEXO A ........................................................................................................................................................ 24
S/E El Raco .................................................................................................................................................... 25
ANEXO B ........................................................................................................................................................ 27
Tramo de Maipo a CMPC 110 kV.................................................................................................................... 28
Tramo de CMPC 110 kV a T3 ......................................................................................................................... 29
Tramo de CMPC 110 kV a T1 y T2 ................................................................................................................. 29
Tramo de CMPC T2 a El Raco y Carena ......................................................................................................... 30
Tramo de Carena a El Raco ............................................................................................................................ 31
ElectroNet Consultores
1
CENTRAL CMPC CORDILLERA
ESTUDIO DE AJUSTES Y COORDINACION DE PROTECCIONES
PUESTA EN SERVICIO
TRANSFORMADOR CENTRAL TERMICA
Informe
A ANTECEDENTES
CMPC PAPELES CORDILLERA S.A. está desarrollando el proyecto de instalación de una central con una turbina a gas de 50 MW en su planta de Puente Alto. Esta central está conectada a la barra de 110 kV de la subestación Cordillera de su propiedad en Puente Alto, la que a su vez se conecta a la subestación Maipo de Colbún mediante una línea de 110 kV de aproximadamente 20.2 km. de longitud y que a 6 km de la subestación Puente Alto, se conecta la subestación Pirque de propiedad de Transnet, con una potencia instalada de 10.2 MVA.
El generador de 62.35 MVA en 11.5 kV se conecta a la barra de 110 kV mediante un transformador 110/11.5 kV de 60 MVA.
Por este motivo CMPC PAPELES CORDILLERA S.A.ha solicitado a ElectroNet la realización de un estudio para determinar los ajustes necesarios para las pruebas y puesta en servicio del transformador de 60 MVA.
En este documento se presentan los ajustes de las protecciones del transformador determinados para las pruebas y puesta en servicio de dicho transformador, junto con la revisión de la coordinación con las protecciones del resto del sistema comprendido entre las subestaciones Maipo 110 kV y Cordillera, para un escenario de análisis de fines de 2014 e indicando las modificaciones en los actuales ajustes de las protecciones que fueran necesarios.
B OBJETIVO DE LOS ESTUDIO
El objetivo de este estudio es especificar los ajustes de las protecciones del transformador que se instalarán.
Se proponen además las modificaciones que fueran necesarias en los actuales ajustes del sistema, para que éstos garanticen una operación rápida y selectiva ante fallas en distintos puntos del sistema.
ElectroNet Consultores
2
C CONFIGURACION Y ANTECEDENTES TECNICOS
Los estudios se han desarrollado con el módulo de protecciones del programa Power Factory v15.1.4 de DIgSILENT. La base de datos oficial del CDEC-SIC se completó con el detalle de las instalaciones de CMPC – PAPELES CORDILLERA.
C.1 Configuración del Sistema
La zona en estudio corresponde al área comprendida entre la subestaciones Maipo y Papeles Cordillera, cuya configuración se indica en el diagrama siguiente.
Barra TG, 11.5kV
Carena, 6.3kV
Carena, 44kV
El Raco 44 kV
Subestación Cordillera 110 kV
Maipo 110 kV
Maipo 220 kV
Alto Jahuel 220 kV
Barra 6.3 kV, CordilleraBarra 6.3 kV, Tissue
Sector Poniente, barra 2 de 6.3 kV
Sector Oriente, barra 1 de 6.3 kV, Maq. Pap. 20
CMPC ElectroNet
PowerFactory 15.1.4
PROYECTO TURBOGAS
UNILINEAL
Project:
Graphic: CMPC-Pap
Date: 26/08/2014
Annex:
R. E.E. PirqueCarga R
CDCCCM
SG ~
Ge
n C
are
na
(1)
Ge
n C
are
na
SG ~
Ge
n C
are
na
Ge
n C
are
na
cmpc-Chimolsa
cmpc-MP16
cmpc-MP17(1)cmpc-Sanit
cmpc-Inst.
cmpc-CCEE-Tis
cmpc-MP17cmpc-Conver.
cmpc-MP16(1)cmpc-Admin. cmpc-PRP
cmpc-Sala MP8
cmpc-Papel Viejocmpc-Abatcmpc-Maest y Lab Teccmpc-40/..
C.1 Esquemas de protecciones definitivas del transformador de 60 MVA.
A continuación se indican las nuevas protecciones del proyecto con las funciones que se considera habilitar.
Protección de transformador ABB modelo RET670. o Función Diferencial de fases (87) o Función Diferencial restringida (87N) o 2 funciones direccionales de sobrecorriente de fase y residual, lado 110 kV (67/67N) o 2 funciones direccionales de sobrecorriente de fase y residual, lado 11.5 kV (67/67N) o Función de respaldo de interruptor (50BF)
Protección de transformador ABB modelo RET670. o 2 funciones direccionales de sobrecorriente de fase y residual, lado 110 kV (67/67N) o Función de respaldo de interruptor (50BF)
ElectroNet Consultores
3
Además se considera relés de sobrecorriente en el lado de 11.5 kV de los transformadores de servicios auxiliares, cuyos ajustes se definen en forma genérica por no conocerse aún el tipo de dichas protecciones.
C.2 Líneas de transmisión
En la tabla siguiente se indica el conductor y los parámetros de las líneas a Maipo y Carena modeladas para la zona de estudio.
Características de las líneas de 110 y 44 kV del sistema Maipo – CMPC – Carena
En las siguientes tablas se indican los parámetros utilizados en la modelación de los transformadores ubicados en la zona de estudio.
P Nom 60 MVA (ONAN)
V Nom AT 230 kV
BT 115 kV
Maipo Conexión YNyn0(d)
AT-BT Z1 12,1 % base 60 MVA
Z0 10,7 % base 60 MVA
P Nom 4,0 - 5,0 MVA (ONAN-ONAF)
V Nom AT 110 kV
BT 13,2 kV
Pirque Conexión Dyn1
AT-BT Z1 8,32 % base 4 MVA
Z0 8,32 % base 4 MVA
P Nom 60 MVA
V Nom AT 110 kV
BT 11,5 kV
Cordillera Conexión YNd11
T3 AT-BT Z1 10 % base 60 MVA
Z0 10 % base 60 MVA
ElectroNet Consultores
4
P Nom 22,5 - 28 MVA (ONAN-ONAF)
V Nom AT 110 kV
BT 6,3 kV
Cordillera Conexión Dyn1 R at = 12 Ω
T1 AT-BT Z1 9,56 % base 28 MVA
Z0 9,91 % base 28 MVA
P Nom 22,5 - 28 MVA (ONAN-ONAF)
V Nom AT 110 kV
BT 6,3 kV
Cordillera Conexión Dyn1 R at = 12 Ω
T2 AT-BT Z1 8,28 % base 28 MVA
Z0 9,32 % base 28 MVA
P Nom 10 MVA (ONAN)
V Nom AT 44 kV
BT 6,3 kV
EL RACO Conexión YNd1
AT-BT Z1 8,9 % base 10 MVA
Z0 8,9 % base 10 MVA
P Nom 12 MVA (ONAN)
V Nom AT 44 kV
BT 6,3 kV
CARENA Conexión YNd1
AT-BT Z1 7,38 % base 12 MVA
Z0 7,38 % base 12 MVA
2 MVA (ONAN)
V Nom AT 11,5 kV
BT 3,3 kV
SSAA 1 Conexión Dyn1 R bt = 10,5 Ω
AT-BT Z1 5,5 % base 2 MVA
Z0 5,5 % base 2 MVA
44/62 MVA (ONAN/ONAF)
V Nom AT 220 kV
BT 13.2 kV
SSAA 2 Conexión Dyn1 R bt = 38.4 Ω
AT-BT Z1 12 % base 2 MVA
Z0 10.2 % base 2 MVA
P Nom
P Nom
ElectroNet Consultores
5
C.4 Escenarios de Operación en Sistema CMPC
En la verificación de la coordinación se ha considerado solamente el escenario de operación en condición de demanda máxima.
C.5 Ajustes Actuales de las Protecciones Existentes en el Sistema en Estudio
Los actuales ajustes de las protecciones existentes en el sistema en estudio corresponden a los informados a ElectroNet como antecedentes para el desarrollo del estudio y los de la subestación Pirque, corresponden a la información oficial publicada por el CDEC-SIC.
C.5.a S/E Maipo
Línea a Pirque y Cordillera
Relé GE DLP
TTCC: 300/5
TTPP: 115000:√3 / 115:√3
Protección de Distancia de Fase y Tierra
Fase Tiempo Tierra Tiempo
Característica Mho Reactancia
(Z, Ang) (X, Ang)
ZONA Z1 0.55 ∟90° 0.0 seg 0.55 ∟90° 0.0 seg
ZONA Z2 0.83 ∟90° 0.4 seg 0.83 ∟90° 0.4 seg
ZONA Z3 3.96 ∟90° 3.0 seg 3.96 ∟90° 3.0 seg
ZONA Z4 Reversa -0.46 ∟90° 2.0 seg -0.46 ∟90° 2.0 seg
Detector Mho 21N 10.92∟90°
Compesación residual (Z0/Z1) 2.7
Relé GE MDP
TTCC: 300/5
Protección de Sobrecorriente de Fase y Tierra
Fase Tierra
I> 6.0 A” (360 A’) 1.0 A” (60 A’)
Curva ANSI Inversa ANSI Inversa
Lever 1.6 3.0
I>> 36.0 A” (2160 A’) -
t>> 100.ms -
ElectroNet Consultores
6
C.5.b S/E Pirque
Transformador 110/13.2 kV
Relé SEL 387
Lado 110 kV
TTCC:50/5
Lado 13.2 kV
TTCC: 300/5
Protección Diferencial
O87P 0.3 x tap
U87P 10.0 x tap
Slope 1 25 %
Slope 2 50 %
IRS1 3.0 x tap
PCT2 15 %
PCT5 35 %
Sobrecorriente, lado 110 kV
Fase Tierra
I > 3.50 A” (35.0 A’) 1.0 A” (10.0 A‘)
Curva IEC Long Inv. IEC Long Inv.
Lever 0.05 0.05
I >> 45.5 A” (455.0 A’) 20.0 A” (200.0 A’)
T >> 0.0 0.0
Sobrecorriente, lado 13.2 kV (trip sobre 52HT)
Fase Tierra
I > 4.75 A” (285.0 A’) -
Curva IEC Long Inv. -
Lever 0.05 -
I >> - 1.5 A” (90.0 A‘)
T >> - 20.0 s
Relé SEL RXE
TTCC:1000/1
Sobrecorriente, lado 13.2 kV (trip sobre 52CT)
Fase Tierra
I > 0.28 A” (280.0 A’) 0.07 A” (70.0 A’)
Curva IEC Very Inv. US U1 Inv
Lever 0.25 13.5
I >> - -
T >> - -
ElectroNet Consultores
7
C.5.a S/E Cordillera
Línea a Pirque y Maipo
Relé SPAU 130C
TTPP: 115000:√3 / 115:√3
Protección de Sobre y Baja Tensión
V>/Vn
Tk>
V</Vn
V>1 Time Delay
90%
1.0 seg
120%
1.0 seg
Relé SPAU 110C
TTPP: 115000:√3 / 115:√3
Protección de Sobre Tensión Residual
Vo>/Vn
Tk>
V</Vn
V>1 Time Delay
10%
0.5 seg
30%
0.5 seg
Relé DPU 2000R
TTCC:400/5
Sobrecorriente
Fase Tierra
I > 3.80 A” (304.0 A’) 0.30 A” (24.0 A‘)
Curva ANSI Inverse ANSI Very Inverse
Lever 3.50 2.00
I >> 2.8 A” (224.0 A’) 2.0 A” (160.0 A’)
T >> 0.90 s 0.90 s
Sobrecorriente direccional
Fase Tierra
I >> 4.00 A” (320.0 A‘) -
T >> 10.0 s -
ElectroNet Consultores
8
Transformador T1 (Máquina Papelera 20)
Relé TPU 2000R
Lado 110 kV
TTCC:200/5
Lado 6.3 kV
TTCC: 3000/5
TTCC neutro: 50/5
Protección Diferencial
Idiff> 0.5
Idiff>> 6.0
Slope 50 %
2a Armónica 15 %
5a Armónica 35 %
Sobrecorriente lado 110 kV
Fase Tierra
I > 4.80 A” (192.0 A’) 1.00 A” (10.0 A‘)
Curva ANSI Inverse ANSI Very Inverse
Lever 3.40 1.00
I >> 4.20 A” (168.0 A’) 2.00 A” (20.0 A’)
T >> 0.70 s 0.70 s
Sobrecorriente lado 6.3 kV
Fase Tierra
I > 5.40 A” (3240.0 A’) 12.00 A” (120.0 A‘)
Curva ANSI Inverse ANSI Very Inverse
Lever 2.8 1.50
I >> 4.00 A” (2400.0 A’) 3.50 A” (35.0 A’)
T >> 0.50 s 0.50 s
Transformador T2 (Planta Térmica)
Relé TPU 2000R
Lado 110 kV
TTCC:200/5
Lado 6.3 kV
TTCC: 3000/5
TTCC neutro: 50/5
Protección Diferencial
Idiff> 0.5
Idiff>> 6.0
Slope 50 %
2a Armónica 15 %
5a Armónica 35 %
ElectroNet Consultores
9
Sobrecorriente lado 110 kV
Fase Tierra
I > 4.80 A” (192.0 A’) 1.00 A” (10.0 A‘)
Curva ANSI Inverse ANSI Very Inverse
Lever 3.40 1.00
I >> 4.20 A” (168.0 A’) 2.00 A” (20.0 A’)
T >> 0.70 s 0.70 s
Sobrecorriente lado 6.3 kV
Fase Tierra
I > 5.40 A” (3240.0 A’) 12.00 A” (120.0 A‘)
Curva ANSI Inverse ANSI Very Inverse
Lever 2.8 1.50
I >> 4.00 A” (2400.0 A’) 3.50 A” (35.0 A’)
T >> 0.50 s 0.50 s
C.5.a S/E El Raco (CMPC)
Línea a Carena y Transformador 44/6.3 kV, lado 44 kV
En el estudio se considerarán las protecciones del sistema CMPC PAPELES CORDILLERA S.A. de acuerdo a lo siguiente:
En la definición de los criterios y en los ajustes se considerarán todas las protecciones instaladas en los transformadores de la planta de cogeneración, así como las protecciones de la línea de 110 kV.
En la verificación de la coordinación de los ajustes, se consideraron todas las protecciones del sistema entre la subestación Maipo y las intalaciones de CMPC, incluyendo la central Carena. Esta verificación puede dar origen a modificaciones en los ajustes de las protecciones consideradas, lo que se indicará expresamente.
E CRITERIOS UTILIZADOS EN LA ESPECIFICACION DE AJUSTE
El estudio de ElectroNet se enfoca en definir los ajustes de las nuevas protecciones del transformador de 110/11.5 kV y de los transformadores de servicios auxiliares de la planta de cogeneración del sistema de CMPC para la situación posterior a la puesta en servicio del nuevo transformador de 110/11.5 kV.
A continuación se indican los criterios utilizados para la determinación de los ajustes para las nuevas protecciones, especificadas en este informe y se determinarán las modificaciones necesarias en los ajustes existentes si la verificación de la coordinación así lo requiriera.
Por otra parte, estos ajustes deben cumplir con las condiciones necesarias para una correcta coordinación de las protecciones de todo el sistema en estudio, de acuerdo a los requerimientos estipulados en la NT.
Las protecciones de la subestación Pirque mantienen sus actuales ajustes, mientras que en la subestación Maipo se aumenta el alcance de las segundas zonas y se reduce el de la primera zona de tierra con el objeto que las fallas en la barra de 110 kV de Subestación Cordillera sean detectadas por las segundas zonas de fase y tierra.
ElectroNet Consultores
14
E.1 S/E Cordillera
E.1.a Línea hacia Pirque y Maipo (DPU 2000R)
Protección de sobrecorriente de fase y residual
Esta protección debe permitr el paso de la demanda máxima de la planta y del máximo excedente de la planta de cogeneración y debe detectar fallas entre fases y monofásicas a tierra con resistencia de falla hasta de 100 Ω más allá de la barra de 110 kV de la S/E Maipo, su característica de operación es de tiempo inverso y su tiempo coordina con el resto de las protecciones.
Protección direccional de sobrecorriente de residual
Esta protección tiene por objeto eliminar la contribución del transformador de 110/11.5 kV a las fallas monofásicas a tierra con resistencia de falla hasta de 100 Ω que ocurran hasta por lo menos en la barra de 110 kV de la S/E Maipo, su característica de operación es de tiempo inverso y su tiempo coordina con el resto de las protecciones.
E.1.b Transformador T3 de 110/11.5 kV (RET 670)
Protección diferencial
Esta protección debe asegurar una operación instantánea para cualquier tipo de falla que ocurra dentro de la zona protegida y su no operación ante fallas que ocurran fuera de la zona protegida, independiente de la posición del tap del transformador y aún en presencia de saturación de los transformadores de corriente.
Protección direccional de sobrecorriente de fase y residual hacia la línea en 110 kV
Esta protección debe permitr el paso del máximo excedente de la planta de cogeneración y debe detectar fallas entre fases y monofásicas a tierra con resistencia de falla hasta de 100 Ω más allá de la barra de 110 kV de la S/E Maipo, su característica de operación es de tiempo inverso y su tiempo coordina con el resto de las protecciones.
Protección direccional de sobrecorriente de fase y residual hacia el transformador en 110 kV
Esta protección debe permitr el paso de la demanda máxima de los consumos de la cogeneración y debe detectar fallas entre fases para dar respaldo a las protecciones del lado de 11.5 kV y monofásicas a tierra con resistencia de falla en el enrollado primari del transformador. Ambas deben dar respaldo a la protección diferencial y su tiempo coordina con el resto de las protecciones.
Protección direccional de sobrecorriente de fase y residual hacia el transformador en 11.5 kV
Esta protección debe permitr el paso del máximo excedente de la planta de cogeneración y debe detectar fallas entre fases y monofásicas a tierra con resistencia de falla hasta de 100 Ω más allá de la barra de 110 kV de la S/E Maipo, su característica de operación es de tiempo inverso y su tiempo coordina con el resto de las protecciones.
ElectroNet Consultores
15
Protección direccional de sobrecorriente de fase y residual hacia la barra en 11.5 kV
Esta protección debe permitr el paso de la demanda máxima de los consumos de la cogeneración y debe detectar fallas entre fases para dar respaldo a las protecciones del lado de 11.5 kV y monofásicas a tierra con resistencia de falla en el enrollado primari del transformador. Ambas deben dar respaldo a la protección diferencial y su tiempo coordina con el resto de las protecciones.
E.1.c Transformador T3 de 110/11.5 kV (REF 615)
Protección de sobrecorriente de fase y residual hacia la línea
Esta protección debe permitr el paso de la demanda máxima de la planta y del máximo excedente de la planta de cogeneración y debe detectar fallas entre fases y monofásicas a tierra con resistencia de falla hasta de 100 Ω más allá de la barra de 110 kV de la S/E Maipo, su característica de operación es de tiempo inverso y su tiempo coordina con el resto de las protecciones.
Protección direccional de sobrecorriente de fase y residual hacia el transformador en 110 kV
Esta protección debe permitr el paso de la demanda máxima de los consumos de la cogeneración y debe detectar fallas entre fases para dar respaldo a las protecciones del lado de 11.5 kV y monofásicas a tierra con resistencia de falla en el enrollado primari del transformador. Ambas deben dar respaldo a la protección diferencial y su tiempo coordina con el resto de las protecciones.
E.1.d Transformador T4 de SS/AA de11.5/3.3 kV
Protección de sobrecorriente de fase y residual
Esta protección debe permitr el paso de la demanda máxima de los SS/AA y debe dar respaldo a las protecciones del lado 3.3 kV para fallas entre fases en forma coordinada y despejar las fallas a tierra que ocurran en el enrollado primario del transformador.
E.1.e Transformador T4 de SS/AA de11.5/0.4 kV
Protección de sobrecorriente de fase y residual
Esta protección debe permitr el paso de la demanda máxima de los SS/AA y debe dar respaldo a las protecciones del lado 0.4 kV para fallas entre fases en forma coordinada y despejar las fallas a tierra que ocurran en el enrollado primario del transformador.
F ESPECIFICACIÓN DE AJUSTES
De acuerdo a los criterios expuestos en el punto anterior, a continuación se entregan los ajustes determinados para las protecciones del transformador T3 de la planta de cogeneración y las modificaciones de ajustes de otras protecciones que se vean afectadas, de modo que éstas puedan operar de forma coordinada ante una eventual falla en las instalaciones del sistema.
ElectroNet Consultores
16
Las protecciones de la subestación Pirque mantiene sus actuales ajustes.
Por otra parte, se sugieren las siguientes modificaciones de los ajustes de la protección de distancia de la subestación Maipo, que se indican en rojo, con el objeto de cubrir la barra de 110 kV de la subestación Cordillera en segunda zona para fallas entre fases y a tierra.
F.1 S/E Maipo
Relé GE DLP
TTCC: 300/5
TTPP: 115000:√3 / 115:√3
Protección de Distancia de Fase y Tierra
Fase Tiempo Tierra Tiempo
Característica Mho Reactancia
(Z, Ang) (X, Ang)
ZONA Z1 0.55 ∟90° 0.0 seg 0.50 ∟90° 0.0 seg
ZONA Z2 1.00 ∟90° 0.4 seg 1.00 ∟90° 0.4 seg
ZONA Z3 3.96 ∟90° 3.0 seg 3.96 ∟90° 3.0 seg
ZONA Z4 Reversa -0.46 ∟90° 2.0 seg -0.46 ∟90° 2.0 seg
Detector Mho 21N 10.92∟90°
Compesación residual (Z0/Z1) 2.7
F.2 S/E Cordillera
F.2.a Línea hacia Pirque y Maipo (DPU 2000R)
Protección de sobrecorriente de fase y residual
Relé DPU 2000R
TTCC, lado 110 kV 400/1
PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE
FASE (51) RESIDUAL (51N)
TOC Direction None None
TOC Pickup 3.9 A” (312 A’) 1.2 A” (96 A’)
TOC Curve ANSI Extr. Inverse ANSI Extr. Inverse
TOC TMS 6.6 9.3
FASE (50/67) RESIDUAL (50N/67N)
IOC Direction None None
IOC Pickup 3.4 A” (272 A’) 2.0 A” (160 A’)
TOC Curve DT DT
IOC TMS 1.05 0.90
ElectroNet Consultores
17
PROTECCIÓN DIRECCIONAL DE SOBRECORRIENTE RESIDUAL (hacia línea)
IOC Direction - Forward
IOC Pickup - 2.0 A” (160 A’)
TOC Curve - DT
IOC TMS - 0.30
F.2.b Transformador T3 de 110/11.5 kV (RET 670)
Protección diferencial
Relé RET670
TT/CC, lado 110 kV 400/1
TT/CC de neutro, lado 110 kV 400/1
TT/CC, lado 11.5 kV (generador) 4000/1
TT/CC, lado 11.5 kV ( T de SS/AA 1200/1
TT/PP lado 110 kV 115/0.115
TT/PP lado 11.5 kV 12.0/0.120
PROTECCIÓN DIFERENCIAL (87T)
Id Alarma 0.2 Ibase
td Alarma 10.0 s
Id Min 0.3 Ibase
Id Unre 10.0 Ibase
IMinNegSeq 0.04 Ibase
NegSeqRoa 60°
EndSection 1 1.25 Ibase
EndSection 2 3.00 Ibase
SlopeSection 2 30%
SlopeSection 3 60%
I2/I1 Ratio 15%
I5/I1 Ratio 35%
PROTECCIÓN DIFERENCIAL RESTRINGIDA (87N)
Id Min 10%
C factor Prim 1 1.0
C factor Prim 2 1.0
C factor Sec 1 1.0
C factor Sec 2 1.0
Roa 60°
PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL, lado 110 kV (hacia el transformador)
FASE (67) RESIDUAL (67N)
TOC Direction Forward Forward
TOC Pickup 0.80 A” (320 A’) 0.25 A” (100 A’)
TOC Curve ANSI Extr. Inverse ANSI Extr. Inverse
TOC TMS 0.50 0.60
ElectroNet Consultores
18
FASE (50/67) RESIDUAL (50N/67N)
IOC Direction Forward Forward
TOC Pickup 0.30 A” (120 A’) 0.35 A” (140 A’)
TOC Curve DT DT
IOC TMS 0.80 s 0.50 s
PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL, lado 110 kV (hacia la barra)
FASE (67) RESIDUAL (67N)
TOC Direction Reverse Reverse
TOC Pickup 0.85 A” (340 A’) 0.25 A” (100 A’)
TOC Curve ANSI Extr. Inverse ANSI Extr. Inverse
TOC TMS 3.35 4.80
FASE (50/67) RESIDUAL (50N/67N)
IOC Direction Reverse Reverse
TOC Pickup 0.80 A” (320 A’) 0.35 A” (140 A’)
TOC Curve DT DT
IOC TMS 1.30 s 0.60 s
PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL, lado 11.5 kV (hacia el transformador)
FASE (67) RESIDUAL (59N)
TOC Direction Forward -
TOC Pickup 1.80 A” (7200 A’) -
TOC Curve ANSI Very Inverse -
TOC TMS 1.30 -
FASE (50/67) RESIDUAL (59N)
IOC Direction Forward
TOC Pickup 0.80 A” (3200 A’) 146 V” (14.6 kV’)
TOC Curve DT DT
IOC TMS 1.55 s 0.0 s
PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL, lado 11.5 kV (hacia la barra)
FASE (67) RESIDUAL (59N)
TOC Direction Reverse -
TOC Pickup 0.80 A” (3200 A’) -
TOC Curve ANSI Extr. Inverse -
TOC TMS 0.14 -
FASE (50/67) RESIDUAL (59N)
IOC Direction Reverse
TOC Pickup 0.275 A” (1100 A’) 70 V” (7.0kV’)
TOC Curve DT DT
IOC TMS 0.55 s 1.0 s
ElectroNet Consultores
19
Relé REF 615 (lado 110 kV)
TTCC, lado 11.5 kV 400/1
PROTECCIÓN DIRECCIONAL DE SOBRECORRIENTE (hacia la línea)
FASE (51) RESIDUAL (51N)
TOC Direction Reverse Reverse
TOC Pickup 0.80 A” (320 A’) 0.25 A” (100 A’)
TOC Curve ANSI Extr. Inverse ANSI Extr. Inverse
TOC TMS 3.35 4.80
FASE (50) RESIDUAL (50N)
IOC Direction Reverse Reverse
IOC Pickup 0.80 A” (320 A’) 0.35 A” (140.0 A’)
TOC Curve DT DT
IOC TMS 1.30 s 0.60 s
PROTECCIÓN DIRECCIONAL DE SOBRECORRIENTE (hacia el transformador)
FASE (51) RESIDUAL (51N)
TOC Direction Forward Forward
TOC Pickup 0.80 A” (320 A’) 0.25 A” (100 A’)
TOC Curve ANSI Extr. Inverse ANSI Extr. Inverse
TOC TMS 0.50 0.60
FASE (50) RESIDUAL (50N)
IOC Direction Forward Forward
IOC Pickup 0.30 A” (120.0 A’) 0.35 A” (140.0 A’)
TOC Curve DT DT
IOC TMS 0.80 0.50
F.2.c Transformadores T4 y T5 de 11.5/3.3 y 11.5/0.4 kV
Relé
TTCC, lado 11.5 kV 1200/1
TTCC neutro, lado 11.5 kV 100/1
PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE
FASE (51) RESIDUAL (51N)
TOC Direction None -
TOC Pickup 0.09 A” (108 A’) -
TOC Curve IEC Inverse -
TOC TMS 0.12 -
FASE (50) RESIDUAL (50N)
IOC Direction None None
IOC Pickup 1.9 A” (2280 A’) 0.8 A” (8.0 A’)
TOC Curve DT DT
IOC TMS 0.00 0.00
ElectroNet Consultores
20
G VERIFICACIÓN DE LA OPERACIÓN DE LAS PROTECCIONES
Para verificar la correcta operación de las protecciones con los ajustes determinados para el sistema entre las subestaciones Maipo y Cordillera, se simularon fallas trifásicas, monofásicas a tierra y monofásicas con resistencia de 25 Ω en del sistema entre Maipo 110 kV y la planta de CMPC hasta los niveles de 11.5 y 6.3 kV. El escenario de análisis considerado para la verificación corresponde a la condición de demanda máxima.
Con los resultados obtenidos se analizaron los tiempos de operación de las protecciones consideradas con el fin de comprobar la correcta coordinación de las protecciones de acuerdo a los criterios utilizados y expuestos en el punto E de este informe.
En la verificación se detectó que se presentaban descoordinaciones entre las protecciones de El Raco y la protección de sobrecorriente del lado de 6.3 kV del transformador T2 de 110/6.3 kV de la planta térmica para fallas entre fases en 6.3 y 44 kV, por lo que se considera habilitar un elemento de tiempo definido en la función de sobrecorriente de fase de la protección RET670 del lado de 6.3 kV del transformador de El Raco, con los siguientes ajustes, que permiten el paso de 13.6 MVA y evita la desconexión del transformador 2 de 110/6.3 kV con la innecesaria pérdida de los consumos de la planta térmica:
Relé RET 670
TTCC: 1250/5
Sobrecorriente lado 6.3 kV
Fase
Dirección None
I > 4.0 A” (1000.0 A‘)
Curva IEC Inverse
Lever 0.30
I > 8.0 A” (2000.0 A‘)
Tiempo 0.25
Las tablas con los resultados de estas simulaciones, en las que se han considerado las modificaciones indicadas, en la subestación Maipo y en El Raco, se presentan en las páginas siguientes.
Se han determinado los ajustes para las funciones diferencial, direccionales de sobrecorriente y respaldo de interruptor para las protecciones de las nuevas instalaciones de CMPC con motivo de la puesta en servicio del transformador de 60 MVA, 110/11.5 kV.
Una vez determinados los ajustes en las diferentes protecciones del sistema, se verificó que los valores determinados para cada una de ellas permitiera una operación coordinada con pasos adecuados y en tiempos acordes a los exigidos en la Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio, para las condiciones de operación considerados en el estudio.
De la verificación y sus resultados se puede indicar lo siguiente:
Se observa que en el caso de fallas a tierra en los lados de 6,3; 11; 5; 3.3 y 0.4 kv de los transformadores de CMPC, sólo operan las protecciones del lado de baja tensión de esos transformadores, debida a la conexión delta estrella de ellos y a la baja contribución de corriente desde el lado de alta tensión.
Con la habilitación del elemento de tiempo definido en la función de sobrecorriente de fase de la protección RET670 del lado de 6.3 kV del transformador de El Raco, se logra una adecuada coordinación de las protecciones del transformador 2 de 110/6.3 kV para fallas que ocurran entre El Raco y Carena, evitando la innecesaria desconexión del transformador T2 de Cordillera, para ubicaciones de fallas cercanas a Carena y para fallas en 110 kV.
ElectroNet Consultores
23
En el caso de fallas a tierra con resistencia en las subestaciones, estas fallas reflejan la ocurrencia de estas fallas en las líneas en las inmediaciones de la subestación, porque no tiene sentido en la subestación misma por la malla de puesta a tierra, que generalmente tiene una resistencia que no supera los 0.5 ohms.
Del análisis de las tablas y de los comentarios anteriores, se puede concluir que los ajustes de protecciones determinados en este estudio permiten una operación de forma coordinada entre sí y con el resto de las protecciones del sistema.