ANEXO 1
SIMULACIONES DE TRANSITORIOS
ELECTROMAGNETICOS PARA EL PLAN DE
RESTABLECIMIENTO
ENERGIZACIN DE LA LNEA
L-2029 (MOQUEGUA TACNA) DE
220 KV
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SIMULACIONES DE TRANSITORIOS ELECTROMGNETICOS
Elaborado : Humberto Galoc Revisado : Juan Flores Aprobado : Leonardo Dejo
1. ANTECEDENTES
En los colapsos del rea Sur ocurridos en los periodos de avenida de los aos 2011 y 2012, se ha encontrado que el tiempo para recuperar los suministros de Tacna han sido del orden de 2 h, esto debido a que no es posible energizar el auto transformador 220/138 kV 300 MVA de la S.E. Moquegua y la lnea L-2029 (Moquegua Los Hroes) de 124 kM con la C.T. Ilo 1. En junio del ao 2013 entr en operacin comercial la C.T.R.F. Planta Ilo la cual consta de tres unidades de generacin de 223 MVA 18 kV, lo cual permitira suministrar energa a Tacna desde la C.T.R.F. Planta Ilo.
Figura 1. Diagrama unifilar simplificado del rea operativa N 15 del SEIN
Las secuencias de energizacin a analizar son las siguientes:
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Arrancar una unidad de la reserva fra de la C.T.R.F. Planta Ilo en Black Start.
Energizar el transformador de potencia de la unidad. Energizar una lnea Ilo 2 Moquegua de 220 kV.
Luego de realizar la energizacin de la S.E. Moquegua desde la C.T.R.F. Planta Ilo se tienen las siguientes opciones:
Caso 1: Energizacin de la lnea L-2029 desde la C.T.R.F. Planta Ilo sin energizar el auto transformador de la S.E. Moquegua
Para lo cual se analizan las siguientes maniobras adicionales:
Energizar la lnea L-2029 (Moquegua Los Hroes) de 220 kV Energizar el transformador 220/60/10 kV de la S.E. Los Hroes. Recuperar carga en Tacna
Caso 2: Energizacin del auto transformador de la S.E. Moquegua considerando la lnea L-2029 fuera de servicio
Para lo cual se analizan las siguientes maniobras adicionales:
Energizar el auto transformador 220/138 kV de la S.E. Moquegua desde el lado de 220 kV
Caso 3: Energizacin del auto transformador de la S.E. Moquegua considerando la L-2029 en servicio y una carga recuperada en Tacna de 20 MW
Para lo cual se analizan las siguientes maniobras adicionales:
Energizar el auto transformador 220/138 kV de la S.E. Moquegua desde el lado de 220 kV
Caso 4: Energizacin del auto transformador de la S.E. Moquegua considerando la L-2029 en servicio y una carga recuperada en Tacna de 10 MW
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Para lo cual se analizan las siguientes maniobras adicionales:
Energizar el auto transformador 220/138 kV de la S.E. Moquegua desde el lado de 220 kV
Caso 5: Energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes considerando el auto transformador 220/138 kV de Moquegua energizado y sin carga
Para lo cual se analizan las siguientes maniobras adicionales:
Energizar el transformador 220/66/10,5 kV de la S.E. Los Hroes desde el lado de 220 kV
Caso 6: Energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes considerando el auto transformador 220/138 kV de Moquegua con una carga de 10 MW.
Para lo cual se analizan las siguientes maniobras adicionales:
Energizar el transformador 220/66/10,5 kV de la S.E. Los Hroes desde el lado de 220 kV
2. OBJETIVO
Verificar, mediante simulaciones de transitorios electromagnticos, la secuencia de maniobras de recuperacin del suministro de la ciudad de Tacna con la C.T.R.F. Planta Ilo.
3. METODOLOGA
El barrido de frecuencia se realiza para determinar la impedancia armnica vista desde las barras de 220 kV de la S.E. Moquegua y la S.E. Los Hroes, con el fin de explorar la ocurrencia de polos a los armnicos caractersticos de orden 2do, 3ro, 5to, 7mo y 11avo y su interaccin con la corriente de energizacin del auto transformador 220/138 kV 300 MVA de la S.E. Moquegua y el transformador 220/66 kV 50 MVA de la S.E. Los Hroes.
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Como herramienta de simulacin se ha considerado el software ATPDraw, los parmetros de las lneas y transformadores se han tomado de la base de datos del COES del software Digsilent PowerFactory.
La curva de saturacin del autotransformador de la S.E. Moquegua y el transformador de la S.E. Los Hroes se han obtenido de los protocolos de pruebas en vaco suministrados por los propietarios (ENERSUR y REDESUR). Asimismo, la proyeccin de la curva para la regin saturada se hizo con una pendiente tpica de 0,45 p.u., dado que las pruebas en fbrica normalmente se realizan con tensin hasta 1,1 p.u.
Las maniobras simuladas son estadsticas, las cuales permiten obtener los valores medios y la desviacin estndar () con las cuales se calcula el valor estadstico que corresponde a las sobretensiones con el 98% de probabilidad de ocurrencia.
En la Figura 1 se muestra el diagrama unifilar simplificado del rea operativa N 15 del SEIN y en la Figura 2 se muestra el diagra ma unifilar utilizado en el software ATPDraw.
Para la simulacin se ha modelado los pararrayos de sobretensin con una tensin Ur = 198 kV. La corriente mnima (de fuga) de 0,001 A, le corresponde una tensin de 378 kV pico (2,1 p.u.), por lo cual con una tensin de 378 kV pico los pararrayos empiezan a conducir. Asimismo, los pararrayos se han considerado con una Energa Base de 3,168E6 julios, para lo cual en una maniobra la energa disipada debe ser mucho menor a la energa del pararrayo. Cabe resaltar que si la energa base de los pararrayos es diferente a lo mencionado, el porcentaje de disipacin de los pararrayos sera afectado por la relacin de energas bases.
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Figura 2. Diagrama unifilar del modelo utilizado en ATP Draw
Las maniobras de energizacin del transformador elevador de la C.T.R.F. Planta Ilo no forman parte del presente informe, debido a que estas maniobras han sido evaluadas durante la etapa de aprobacin del Estudio de Operatividad.
3. 1. Energizacin de una lnea Ilo 2 Moquegua de 220 kV
Para evaluar la sobretensin debido a la energizacin de la lnea Ilo 2 - Moquegua de 220 kV se ha realizado simulaciones estadsticas, en la Tabla 1 se muestran los resultados de la sobretensin fase tierra y fase fase (Tabla 2) para 200 simulaciones de maniobras realizadas.
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Tabla 1. Sobretensiones fase tierra para la energizacin de la lnea Ilo 2 Moquegua
Energizacin de lnea Tensin
Fase R Fase S Fase T Resumen estadstico
Energa en los
pararrayos
%
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
Ilo 2 - Moquegua
Barra 220 kV S.E. Ilo 2 2,00 0,13 2,27 1,94 0,22 2,39 2,00 0,12 2,25 2,01 0,06 2,14 Entre 0 y 5%
Tabla 2. Sobretensiones fase fase para la energizacin de la lnea Ilo 2 Moquegua
Energizacin de lnea Tensin
Fase T-R Fase S-T Fases R-S
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
Ilo 2 - Moquegua
Barra 220 kV S.E. Moquegua 1,73 0,18 2,10 1,72 0,16 2,05 1,62 0,26 2,16
La disipacin de energa del pararrayo est entre 0 y 5% de su capacidad (ver Figura 4). Asimismo, de las simulaciones estadsticas, en la energizacin de la lnea Ilo 2 Moquegua de 220 kV se obtuvo la mayor sobretensin estadstica de 2,01 p.u., cuyo resultado es admisible y no presenta ningn riesgo, pues est dentro del rango de proteccin del pararrayo.
En la Figura 3 se muestra la tensin en la barra de 220 kV de la S.E. Moquegua para el caso en que se energiza la lnea Ilo 2 Moquegua de 220 kV desde la S.E. Ilo 2 y considerando la mayor sobretensin estadstica obtenida. Asimismo, en la Figura 4 se muestra la energa disipada de los pararrayos, donde A representa J (Julios).
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Figura 3. Tensin en la S.E. Moquegua durante la energizacin de la lnea Ilo 2 Moquegua de 220 kV (Caso: mayor tensin)
Figura 4. Energa del pararrayo en la S.E. Moquegua, durante la energizacin de la lnea Ilo 2 Moquegua de 220 kV (Caso: mayor tensin).
(file IloC1B-NoEstadistico.pl4; x-var t) v:X0015A v:X0015B v:X0015C 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5[s]
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
[kV]
(file IloC1B-NoEstadistico.pl4; x-var t) c:X0015A- c:X0015B- c:X0015C- 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
0
5
10
15
20
25
30
35
[kA]
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3. 2. Caso 1:
Energizacin de la lnea L-2029 (Moquegua Los Hroes) de 220 kV
Para evaluar la sobretensin debido a la energizacin de la lnea L-2029 de 220 kV se han realizado simulaciones estadsticas, en la Tabla 3 se muestran los resultados de la sobretensin fase tierra y fase fase (Tabla 4) para 200 simulaciones de maniobras realizadas.
Tabla 3. Sobretensiones fase tierra para la energizacin de la lnea L-2029
Energizacin de lnea Tensin
Fase R Fase S Fase T Resumen estadstico
Energa en los
pararrayos
%
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
Moquegua Los Hroes
Barra 220 kV S.E. Los Hroes 2,03 0,14 2,32 1,98 0,16 2,31 1,97 0,17 2,32 2,12 0,03 2,18 Entre 0 y 5%
Tabla 4. Sobretensiones fase fase para la energizacin de la lnea L-2029
Energizacin de lnea Tensin
Fase T-R Fase S-T Fases R-S
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
Moquegua Los Hroes
Barra 220 kV S.E. Los Hroes
1,83 0,02 1,87 1,77 0,25 2,29 1,81 0,25 2,33
La disipacin de energa del pararrayo de sobretensin est entre 0 y 5% de su capacidad. Asimismo, de las simulaciones estadsticas, en la energizacin de la lnea Moquegua Los Hroes 220 kV se obtuvo la mayor sobretensin estadstica de 2,12 p.u., cuyo resultado es admisible y no presenta ningn riesgo, pues est dentro del rango de proteccin del descargador (ver Figura 6). En la Figura 5 se muestra la tensin en la barra de 220 kV de la S.E. Los Hroes para el caso en que se energiza la lnea Moquegua Los Hroes de 220 kV desde la S.E. Moquegua y considerando la mayor sobretensin estadstica obtenida.
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Figura 5. Tensin en la S.E. Moquegua, con la energizacin de la lnea L-2029 (Moquegua Los Hroes) de 220 kV (Caso: mayor tensin)
Figura 6. Energa del pararrayo de la lnea de la S.E. Los Hroes, con la energizacin de la lnea L-2029 (Moquegua Los Hroes) de 220 kV (Caso:
mayor tensin)
(file IloC2-NoEstadistico.pl4; x-var t) v:X0019A v:X0019B v:X0019C 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5[s]
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
[kV]
(file IloC2-NoEstadistico.pl4; x-var t) c:X0019A- c:X0019B- c:X0019C- 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5[s]
0
2
4
6
8
10
12
[kA]
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Energizacin del transformador 220/66/10,5 kV 50 MVA de la S.E. Los Hroes
Del barrido de frecuencia se observa que el primer polo se encuentra en 228 Hz aproximadamente.
Figura 7. Impedancia Armnica de la barra de 220 kV de la S.E. Los Hroes
Para evaluar la sobretensin debido a la energizacin del transformador de 220/66/10,5 kV de la S.E. Los Hroes, se ha realizado una simulacin estadstica, en la Tabla 5 se muestran los resultados de la sobretensin fase tierra y fase fase (Tabla 6) para 200 simulaciones de maniobras realizadas.
1250.001000.00750.00500.00250.000.00 [Hz]
29655.
23724.
17793.
11862.
5931.0
0.0000
LOS HEROES 220: Network Impedance, Magnitude in Ohm
228.600 Hz28243.114 Ohm
904.000 Hz7686.926 Ohm
Barrido de Frecuencia
RESTABLECIMIENTO DEL REA SUR Date: 9/6/2013
Annex: /1
DIg
SILE
NT
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Tabla 5. Sobretensiones fase tierra durante la energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes
Energizacin del
transformador Tensin
Fase R Fase S Fase T Resumen estadstico
Energa en los
pararrayos
%
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
220/66/10,5 kV
Barra 220 kV S.E. Los Hroes
1,94 0,19 2,33 1,81 0,20 2,22 1,96 0,19 2,35 2,04 0,14 2,33 Entre 0 y 5%
Tabla 6. Sobretensiones fase fase durante la energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes
Energizacin de lnea Tensin
Fase T-R Fase S-T Fases R-S
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
220/66/10 kV
Barra 220 kV S.E. Los Hroes
1,72 0,18 2,09 1,75 0,21 2,18 1,85 0,22 2,30
La disipacin de energa del pararrayo de sobretensin est entre 0 y 5% de su capacidad. Asimismo, de las simulaciones estadsticas, en la energizacin de la lnea Moquegua Los Hroes 220 kV se obtuvo la mayor sobretensin estadstica de 2,12 p.u., cuyo resultado es admisible y no presenta ningn riesgo, pues est dentro del rango de proteccin del descargador.
En la Figura 8 se muestra la tensin en la barra de 220 kV de la S.E. Los Hroes para el caso en que se energiza el transformador de la S.E. Los Hroes desde el lado de 220 kV y considerando la mayor sobretensin estadstica obtenida. En la Figura 10 se muestra el comportamiento de corriente del transformador para la misma condicin.
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Figura 8. Tensin en la barra de 220 kV durante la energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes (Caso: mayor tensin)
Figura 9. Energa disipada en el pararrayo de 220 kV, durante la energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes (Caso: mayor tensin)
(file IloC3-NoEstadisticoMaxTension.pl4; x-var t) v:HEROEA v:HEROEB v:HEROEC 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0[s]
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
[kV]
(file IloC3-NoEstadistico.pl4; x-var t) c:X0002A- c:X0002B- c:X0002C- 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0[s]
0
2
4
6
8
10
12
[kA]
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Figura 10. Corriente de energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes (Caso: mayor tensin)
Figura 11. Corriente de energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes (Caso: mayor corriente)
(file IloC3-NoEstadistico.pl4; x-var t) c:HEROEA-X0002A c:HEROEB-X0002B c:HEROEC-X0002C 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0[s]
-500
-375
-250
-125
0
125
250
375
500
[A]
(file IloC3-NoEstadisticoMaxCorriente.pl4; x-var t) c:HEROEA-X0002A c:HEROEB-X0002B c:HEROEC-X0002C 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0[s]
-500
-280
-60
160
380
600
[A]
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Figura 12. Tensin en la barra de 220 kV durante la energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes (Caso: mayor corriente)
Figura 13. Energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes (Caso: mayor corriente)
(file IloC3-NoEstadisticoMaxCorriente.pl4; x-var t) v:HEROEA v:HEROEB v:HEROEC 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0[s]
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
[kV]
(file IloC3-NoEstadisticoMaxCorriente.pl4; x-var t) c:X0002A- c:X0002B- c:X0002C- 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0[s]
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
[A]
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En la Figura 11 se muestra el comportamiento de la corriente de energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes, considerando el mximo valor obtenido de la simulacin estadstica, en la Figura 12 se muestran las tensiones para la misma condicin. En la Figura 13 se muestra la energa disipada del pararrayo.
Figura 14. Tensin de la barra de 220 kV de la S.E. Los Hroes
En la Figura 14 se muestra la tensin de la barra de 220 kV de la S.E. Los Hroes, se observa que las tensiones se mantienen dentro de valores permisibles para el estado de operacin normal. En la Figura 16 se muestra la tensin en la barra de la C.T.R.F. Planta Ilo.
(file IloC3-Energizado.pl4; x-var t) v:HEROEA v:HEROEB v:HEROEC 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10[s]
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
[kV]
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Figura 15. Condiciones en el transformador de 220/18 kV del lado de 18 kV de la C.T.R.F. Planta Ilo, previo a la energizacin del
transformador de la S.E. Los Hroes
3. 3. Caso 2:
Energizacin del auto transformador 220/138/10 kV de la S.E. Moquegua considerando la lnea L-2029 (Moquegua Tacna) fuera de servicio
Del barrido de frecuencia observa que el primer polo se encuentra en 379 Hz aproximadamente (Figura 16). Para evaluar la sobretensin debido a la energizacin del auto transformador de 220/138/10 kV de la S.E. Moquegua, se ha realizado simulaciones estadsticas, en la Tabla 7 se muestran los resultados para la sobre tensin fase tierra y fase fase (Tabla 8) para 200 simulaciones de maniobras realizadas.
UTVILOA UTVILOB UTVILOC
t/s0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.060
U/kV
-10
0
10
ITVILOA->X0003A ITVILOB->X0003B ITVILOC->X0003C
t/s0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.060
I/kA
-2
-1
0
1
Q*
t/s0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.060Q*/Var
-4.500e+007
-4.000e+007
-3.500e+007
Tensin = 10,8 kV fase-tierra 18,706 kVfase-fase 1,04 pu. Q = -42,2 MVAr
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Figura 16. Impedancia Armnica de la barra de 220 kV de la S.E. Moquegua
Tabla 7. Sobretensiones fase tierra durante la energizacin del auto transformador de la S.E. Moquegua
Energizacin del autotransformador Tensin
Fase R Fase S Fase T Resumen estadstico
Energa en los
pararrayos
%
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
220/138/10 kV Barra 220 kV
S.E. Moquegua
1,67 0,25 2,19 1,64 0,14 1,93 1,702 0,23 2,18 1,80 0,19 2,19 Entre 0 y 5%
2000.01602.01204.0806.00408.0010.000 [Hz]
109111.
87289.
65467.
43644.
21822.
0.0000
MOQUEGUA 220\MOQUEGUA 220A: Network Impedance, Magnitude in Ohm
379.000 Hz103916.172 Ohm
1690.100 Hz2542.935 Ohm
Barrido de Frecuencia
RESTABLECIMIENTO DEL REA SUR Date: 9/6/2013
Annex: /1
DIg
SILE
NT
PLAN DE RESTABLECIMIENTO REA SUR OESTE
SUB DIRECCIN DE EVALUACIN
SIMULACIONES DE TRANSITORIOS ELECTROMGNETICOS
Elaborado : Humberto Galoc Revisado : Juan Flores Aprobado : Leonardo Dejo
Tabla 8. Sobretensiones fase fase durante la energizacin del autotransformador de la S.E. Moquegua
Energizacin de lnea Tensin
Fase T-R Fase S-T Fases R-S
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
220/138/10 kV
Barra 220 kV S.E. Moquegua 1,65 0,17 2,00 1,67 0,13 1,94 1,64 0,21 2,07
La disipacin de energa del pararrayo por sobretensin est entre 0 y 5% de su capacidad. Asimismo, de las simulaciones estadsticas, en la energizacin del autotransformador de la S.E. Moquegua se obtuvo la mayor sobretensin estadstica de 2,19 p.u., cuyo valor se amortigua con lo cual es admisible y no presenta ningn riesgo para los pararrayos, pues est dentro del rango de proteccin del pararrayo (ver Figura 18).
Figura 17. Tensin de la barra de 220 kV de la S.E. Moquegua durante la energizacin del autotransformador de la S.E. Moquegua
(Caso: mayor tensin)
(file IloC4-NoEstadisticoMaxTension.pl4; x-var t) v:MOQUEA v:MOQUEB v:MOQUEC 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
[kV]
PLAN DE RESTABLECIMIENTO REA SUR OESTE
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Figura 18. Energa del pararrayo del autotransformador de la S.E. Moquegua durante su energizacin (Caso: mayor tensin)
Figura 19. Corriente de energizacin del autotransformador de la S.E. Moquegua (Caso: mayor tensin)
(file IloC4-NoEstadisticoMaxTension.pl4; x-var t) c:X0017A- c:X0017B- c:X0017C- 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
[kA]
(file IloC4-NoEstadisticoMaxTension.pl4; x-var t) c:MOQUEA-X0017A c:MOQUEB-X0017B c:MOQUEC-X0017C 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
[A]
PLAN DE RESTABLECIMIENTO REA SUR OESTE
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Elaborado : Humberto Galoc Revisado : Juan Flores Aprobado : Leonardo Dejo
En la Figura 17 se muestra la tensin en la barra de 220 kV de la S.E. Moquegua durante la energizacin del auto transformador 220/138/10,5 kV de la S.E. Moquegua y en la Figura 19 se muestra el comportamiento de corriente del transformador para la misma condicin.
En la Figura 20 se muestra el comportamiento de la corriente de energizacin del auto transformador de la S.E. Moquegua, en el cual se ha obtenido de la simulacin estadstica el mximo valor, se observa que luego 1 segundo se estabiliza en valores menores a 100 amperios. En la Figura 21 se muestran las tensiones para la misma condicin. Asimismo, en la Figura 22 se muestra la energa absorbida por el pararrayo del autotransformador.
Figura 20. Corriente de energizacin del transformador de la S.E. Moquegua (Caso: mayor corriente)
(file IloC4-NoEstadistico.pl4; x-var t) c:MOQUEA-X0017A c:MOQUEB-X0017B c:MOQUEC-X0017C 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-500
-240
20
280
540
800
[A]
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Figura 21. Tensin de la barra de 220 kV de la S.E. Moquegua durante la energizacin del autotransformador de la S.E. Moquegua
(Caso: mayor corriente)
Figura 22. Energa del pararrayo del autotransformador de la S.E. Moquegua (Caso: mayor corriente)
(file IloC4-NoEstadistico.pl4; x-var t) v:MOQUEA v:MOQUEB v:MOQUEC 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
[kV]
(file IloC4-NoEstadistico.pl4; x-var t) c:X0017A- c:X0017B- c:X0017C- 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
0
2
4
6
8
10
12
14
16
[kA]
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Caso 3: Energizacin del auto transformador 220/138/10 kV de la S.E. Moquegua considerando la lnea L-2029 en servicio y una carga recuperada en Tacna de 20 MW
Del barrido de frecuencia observa que el primer polo predominante se encuentra en 236 Hz y el segundo polo predominante en 935 Hz aproximadamente.
Figura 23. Impedancia Armnica de la barra de 220 kV de la S.E. Moquegua con la carga de la S.E. Tacna
Para evaluar la sobretensin debido a la energizacin del auto transformador 220/138/10 kV de la S.E. Moquegua, se ha realizado una simulacin estadstica, en la Tabla 9 se muestran los resultados de la sobretensin fase tierra y fase fase (Tabla 10) para 200 simulaciones de maniobras realizadas.
2000.01602.01204.0806.00408.0010.000 [Hz]
3899.4
3085.9
2272.4
1458.8
645.31
-168.22
MOQUEGUA 220\MOQUEGUA 220A: Network Impedance, Magnitude in Ohm
236.200 Hz3714.503 Ohm
934.500 Hz1445.521 Ohm 1574.900 Hz
1248.775 Ohm
1868.100 Hz823.780 Ohm
631.800 Hz187.934 Ohm
Barrido de Frecuencia
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DIg
SILE
NT
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Tabla 9. Sobretensiones fase tierra durante la energizacin del autotransformador de la S.E. Moquegua
Energizacin autotransformador Tensin
Fase R Fase S Fase T Resumen estadstico
Energa en los
pararrayos
%
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
220/138/10 kV Barra 220 kV
S.E. Moquegua
1,30 0,13 1,57 1,31 0,13 1,58 1,31 0,11 1,54 1,43 0,09 1,62 Entre 0 y 5%
Tabla 10. Sobretensiones fase fase durante la energizacin del autotransformador de la S.E. Moquegua
Energizacin autotransformador Tensin
Fase T-R Fase S-T Fases R-S
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
220/138/10 kV Barra 220 kV
S.E. Moquegua
1,26 0,10 1,47 1,26 0,10 1,47 1,25 0,10 1,46
La disipacin de energa del pararrayo debido a la sobretensin est entre 0 y 5% de su capacidad. Asimismo, de las simulaciones estadsticas, en la energizacin del auto transformador de la S.E. Moquegua se obtuvo la mayor sobretensin estadstica de 1,62 p.u., cuyo resultado es admisible y no presenta ningn riesgo, pues est dentro del rango de proteccin del pararrayo.
En la Figura 24 se muestra la tensin en la barra de 220 kV de la S.E. Moquegua durante la energizacin del auto transformador 220/138/10,5 kV de la S.E. Moquegua y en la Figura 25 se muestra el comportamiento de la corriente en el auto transformador para la misma condicin.
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Elaborado : Humberto Galoc Revisado : Juan Flores Aprobado : Leonardo Dejo
Figura 24. Tensin en la barra de 220 kV de la S.E. Moquegua, durante la energizacin del autotransformador de la S.E. Moquegua
(Caso: mayor tensin)
Figura 25. Corriente de energizacin del autotransformador de la S.E. Moquegua (Caso: mayor tensin)
(file ILORestablecimientoNoEstadisticoMaxTension.pl4; x-var t) v:MOQUEA v:MOQUEB v:MOQUEC 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-300
-200
-100
0
100
200
300
[kV]
(file ILORestablecimientoNoEstadisticoMaxTension.pl4; x-var t) c:MOQUEA-X0013A c:MOQUEB-X0013B c:MOQUEC-X0013C 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-400
-200
0
200
400
600
[A]
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Figura 26. Corriente de energizacin del autotransformador de la S.E. Moquegua (Caso: mayor corriente)
Figura 27. Tensin de la barra de 220 kV, con la energizacin del autotransformador de la S.E. Moquegua (Caso: mayor corriente)
(file ILOC5-NoEstadisticoMaxCorriente.pl4; x-var t) c:MOQUEA-X0013A c:MOQUEB-X0013B c:MOQUEC-X0013C 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-500
-240
20
280
540
800
[A]
(file ILOC5-NoEstadisticoMaxCorriente.pl4; x-var t) v:MOQUEA v:MOQUEB v:MOQUEC 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-300
-200
-100
0
100
200
300
[kV]
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En la Figura 26 se muestra el comportamiento de la corriente de energizacin del auto transformador de la S.E. Moquegua, en el cual se ha obtenido de la simulacin estadstica el mximo valor, se observa que luego 1,5 segundos se estabiliza en valores menores a 120 amperios. En la Figura 27 se muestran las tensiones para la misma condicin.
Caso 4: Energizacin del auto transformador de la S.E. Moquegua considerando la L-2029 en servicio y una carga recuperada en Tacna de 10 MW
Para evaluar la sobretensin debido a la energizacin del auto transformador 220/138/10 kV de la S.E. Moquegua, se ha realizado una simulacin estadstica, en la Tabla 11 se muestran los resultados de la sobretensin fase tierra y fase fase (Tabla 12) para 200 simulaciones de maniobras realizadas.
Tabla 11. Sobretensiones fase tierra durante la energizacin del auto transformador de la S.E. Moquegua
Energizacin de lnea Tensin
Fase R Fase S Fase T Resumen estadstico
Energa en los
pararrayos
%
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
220/138/10 kV
Barra 220 kV S.E. Moquegua 1,43 0,16 1,76 1,41 0,15 1,72 1,42 0,12 1,67 1,56 0,13 1,83 Entre 0 y 5%
Tabla 12. Sobretensiones fase fase durante la energizacin del auto transformador de la S.E. Moquegua
Energizacin de lnea Tensin
Fase T-R Fase S-T Fases R-S
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
220/138/10 kV
Barra 220 kV S.E. Moquegua 1,37 0,15 1,68 1,35 0,13 1,62 1,36 0,14 1,65
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Figura 28. Tensin en la barra de 220 kV de la S.E. Moquegua, durante la energizacin del auto transformador de la S.E. Moquegua
(Caso: mayor tensin)
Figura 29. Corriente de energizacin del auto transformador de la S.E. Moquegua (Caso: mayor tensin)
(file ILOC6-NoEstadisticoMaxTension.pl4; x-var t) v:MOQUEA v:MOQUEB v:MOQUEC 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
[kV]
(file ILOC6-NoEstadisticoMaxTension.pl4; x-var t) c:MOQUEA-X0024A c:MOQUEB-X0024B c:MOQUEC-X0024C 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-700
-500
-300
-100
100
300
500
[A]
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La disipacin de energa del pararrayo por sobretensin est entre 0 y 5% de su capacidad. Asimismo, de las simulaciones estadsticas, en la energizacin del autotransformador de la S.E. Moquegua se obtuvo la mayor sobretensin estadstica de 1,83 p.u., cuyo resultado es admisible y no presenta ningn riesgo, pues est dentro del rango de proteccin del pararrayo.
En la Figura 28 se muestra la tensin en la barra de 220 kV de la S.E. Moquegua durante la energizacin del auto transformador 220/138/10,5 kV de la S.E. Moquegua y en la Figura 29 se muestra el comportamiento de la corriente en el auto transformador para la misma condicin.
En la Figura 30 se muestra el comportamiento de la corriente de energizacin del auto transformador de la S.E. Moquegua, en el cual se ha obtenido de la simulacin estadstica el mximo valor, se observa que luego de 1,6 segundos se estabiliza en valores menores a 120 amperios. En la Figura 31 se muestran las tensiones para la misma condicin.
Figura 30. Corriente de energizacin del transformador de la S.E. Moquegua (Caso: mayor corriente)
(file ILOC6-NoEstadisticoMaxCorriente.pl4; x-var t) c:MOQUEA-X0013A c:MOQUEB-X0013B c:MOQUEC-X0013C 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-500
-240
20
280
540
800
[A]
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Figura 31. Tensin de la barra de 220 kV durante la energizacin del transformador de la S.E. Moquegua (Caso: mayor corriente)
Caso 5: Energizacin del transformador 220/66/10,5 kV de la S.E. Los Hroes considerando el auto transformador 220/138 kV de Moquegua energizado en vaco
Para evaluar la sobretensin debido a la energizacin del transformador 220/66/10,5 kV de la S.E. Los Hroes, se han realizado simulaciones estadsticas, en la Tabla 13 se muestran los resultados de la sobretensin fase tierra y fase fase (Tabla 14) para 200 simulaciones de maniobras realizadas.
Tabla 13. Sobretensiones fase tierra durante la energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes
Energizacin de lnea Tensin
Fase R Fase S Fase T Resumen estadstico
Energa en los
pararrayos
%
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
220/66/10,5 kV
Barra 220 kV S.E. Los Hroes 2,00 0,20 2,41 1,96 0,21 2,39 2,07 0,12 2,32 2,11 0,06 2,23 Entre 0 y 15%
Energia Base = 3,168E6 Julios
(file ILOC6-NoEstadisticoMaxCorriente.pl4; x-var t) v:MOQUEA v:MOQUEB v:MOQUEC 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
[kV]
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Tabla 14. Sobretensiones fase fase durante la energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes
Energizacin de lnea Tensin
Fase T-R Fase S-T Fases R-S
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
220/66/10,5 kV
Barra 220 kV S.E. Los Hroes
1,96 0,24 2,45 2,00 0,30 2,62 2,06 0,28 2,64
La disipacin de energa del pararrayo debido a la sobretensin est entre 0 y 15% de su capacidad, el cual es una energa disipada considerable (15 %), por este motivo esta maniobra no es recomendable de realizar.
En la Figura 32 se muestra la tensin en la barra de 220 kV de la S.E. Moquegua durante la energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes y en la Figura 33 se muestra el comportamiento de la corriente de energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes para la misma condicin.
Figura 32. Energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes (Caso: mayor tensin)
(file IloC3C-NoEstadisticoMaxTension.pl4; x-var t) v:MOQUEA v:MOQUEB v:MOQUEC 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
[kV]
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Figura 33. Corriente de energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes (Caso: mayor tensin)
Figura 34. Corriente de energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes (Caso: mayor corriente)
(file IloC3C-NoEstadisticoMaxTension.pl4; x-var t) c:HEROEA-X0002A c:HEROEB-X0002B c:HEROEC-X0002C 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-500
-280
-60
160
380
600
[A]
(file IloC3C-NoEstadisticoMaxCorriente.pl4; x-var t) c:HEROEA-X0002A c:HEROEB-X0002B c:HEROEC-X0002C 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-500
-280
-60
160
380
600
[A]
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En la Figura 34 se muestra el comportamiento de la corriente de energizacin del transformador de la S.E. Moquegua, en el cual se ha obtenido de la simulacin estadstica el mximo valor y en la Figura 35 se muestran las tensiones para la misma condicin.
Figura 35. Corriente de energizacin del transformador de la S.E. Moquegua (Caso: mayor corriente)
Caso 6: Energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes considerando el auto transformador 220/138 kV de Moquegua con una carga de 10 MW.
Para evaluar la sobretensin debido a la energizacin del transformador 220/66/10,5 kV de la S.E. Los Hroes, se ha realizado una simulacin estadstica, de los resultados se muestra la sobretensin fase tierra (Tabla 15) y fase fase (Tabla 16) para 200 simulaciones de maniobras realizadas.
(file IloC3C-NoEstadisticoMaxCorriente.pl4; x-var t) v:HEROEA v:HEROEB v:HEROEC 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
[kV]
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Tabla 15. Sobretensiones fase tierra para la energizacin del auto transformador de la S.E. Moquegua
Energizacin de lnea Tensin
Fase R Fase S Fase T Resumen estadstico
Energa en los
pararrayos
%
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
220/66/10,5 kV
Barra 220 kV S.E. Los Hroes 1,41 0,11 1,64 1,37 0,08 1,53 1,39 0,10 1,60 1,47 0,09 1,66 Entre 0 y 5%
Energia Base = 3,168E6 Julios
Tabla 16. Sobretensiones fase fase para la energizacin del auto transformador de la S.E. Moquegua
Energizacin de lnea Tensin
Fase T-R Fase S-T Fases R-S
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadistica
(98%)
Vmedia
p.u.
S.T.
Estadstica
(98%)
220/66/10,5 kV
Barra 220 kV S.E. Los Hroes
1,31 0,08 1,47 1,32 0,07 1,46 1,32 0,08 1,48
La disipacin de energa del pararrayo debido a la sobretensin est entre 0 y 5% de su capacidad. Asimismo, de las simulaciones estadsticas, en la energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes se obtuvieron la mayor sobretensin estadstica de 1,62 p.u., cuyo resultado es admisible y no presenta ningn riesgo para los pararrayos, pues est dentro del rango de proteccin del pararrayo.
En la Figura 36 se muestra la tensin en la barra de 220 kV de la S.E. Los Hroes durante la energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes y en la Figura 37 se muestra el comportamiento de la corriente de energizacin del transformador para la misma condicin.
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SUB DIRECCIN DE EVALUACIN
SIMULACIONES DE TRANSITORIOS ELECTROMGNETICOS
Elaborado : Humberto Galoc Revisado : Juan Flores Aprobado : Leonardo Dejo
Figura 36. Corriente de energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes (Caso: mayor tensin)
Figura 37. Corriente de energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes (Caso: mayor tensin)
(file IloC3C+Carga-NoEstadisticoMaxTension.pl4; x-var t) v:HEROEA v:HEROEB v:HEROEC 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
[kV]
(file IloC3C+Carga-NoEstadisticoMaxTension.pl4; x-var t) c:HEROEA-X0002A c:HEROEB-X0002B c:HEROEC-X0002C 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-400
-200
0
200
400
600
[A]
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Figura 38. Corriente de energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes (Caso: mayor corriente)
Figura 39. Corriente de energizacin del transformador de la S.E. Los Hroes (Caso: mayor corriente)
(file IloC3C+Carga-NoEstadisticoMaxCorriente.pl4; x-var t) c:HEROEA-X0002A c:HEROEB-X0002B c:HEROEC-X0002C 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-400
-200
0
200
400
600
[A]
(file IloC3C+Carga-NoEstadisticoMaxCorriente.pl4; x-var t) v:HEROEA v:HEROEB v:HEROEC 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0[s]
-300
-200
-100
0
100
200
300
[kV]
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En la Figura 38 se muestra el comportamiento de la corriente de energizacin del transformador de la S.E. Moquegua, en el cual se ha obtenido de la simulacin estadstica el mximo valor y en la Figura 39 se muestran las tensiones para la misma condicin.
4. CONCLUSIONES
La secuencia de maniobras recomendada para el proceso de restablecimiento de la S.E. Los Hroes con la generacin de la C.T.R.F. Planta Ilo es la siguiente:
i Arrancar una unidad de la C.T.R.F. Planta Ilo en Black Start
ii Energizar el transformador de potencia de la unidad
iii Energizar una de las lneas Ilo 2 Moquegua
iv Energizar uno de los auto transformadores 220/138/10 kV de la S.E. Moquegua desde el lado de 220 kV.
v Sincronizar la C.T.R.F. Planta Ilo con la C.T. Ilo 1 con el interruptor de 138 kV del auto transformador energizado en el paso previo. En caso la C.T. Ilo 1 se encuentre indisponible, se debe de recuperar al menos 10 MW de carga de Southern Per y Electrosur.
vi Energizar la lnea L-2029 (Moquegua Los Hroes) vii Energizar el transformador 220/60/10 kV de la S.E. Los Hroes y
recuperar la carga de la S.E. Los Hroes.
Con esta secuencia se logran obtener las menores sobretensiones temporales de baja frecuencia durante las maniobras de energizacin.
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Las simulaciones de transitorios electromagnticos realizada muestran que no se debe de energizar el transformador 220/66/10,5 kV de la S.E. Los Hroes cuando el auto transformador 220/138/10,5 kV se encuentre energizado en vaco.
Las simulaciones de transitorios electromagnticos realizada muestran que si es factible energizar el auto transformador 220/138/10 kV de la S.E. Moquegua siempre y cuando la carga recuperada en la S.E. Los Hroes sea superior a 10 MW.
SIMULACIONES DE LA
ENERGIZACIN DEL AUTO
TRANSFORMADOR 220/138 KV
DE LA S.E. SOCABAYA DESDE
LA S.E. TINTAYA
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Figura 40. Red unifilar utilizado para la simulacin en ATP Draw
El objetivo de la simulacin es verificar si es factible energizar el auto transformador 220/138/10 kV de la S.E. Socabaya desde el rea operativa Sur Este (S.E. Tintaya).
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Figura 41. Corriente de energizacin del auto transformador de la S.E. Socabaya considerando la mxima corriente de la simulacin
estadstica
Figura 42. Tensin en la barra de 138 kV de la S.E. Socabaya considerando la mxima corriente de la simulacin estadstica
(file RestablecimientoSUrEsteMaximaCorriente.pl4; x-var t) c:SO138A-X0003A c:SO138B-X0003B c:SO138C-X0003C 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5[s]
-400
-250
-100
50
200
350
500
[A]
(file RestablecimientoSUrEsteMaximaCorriente.pl4; x-var t) v:SO138A v:SO138B v:SO138C 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5[s]
-150
-100
-50
0
50
100
150
[kV]
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Figura 43. Corriente de energizacin del autotransformador de Socabaya considerando la mxima tensin de la simulacin
estadstica
Figura 44. Tensin en la barra de 138 kV de la S.E. Socabaya considerando la mxima tensin de la simulacin estadstica
(file RestablecimientoSUrEsteMaximaTensin.pl4; x-var t) c:SO138A-X0003A c:SO138B-X0003B c:SO138C-X0003C 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5[s]
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
[A]
(file RestablecimientoSUrEsteMaximaTensin.pl4; x-var t) v:SO138A v:SO138B v:SO138C 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5[s]
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
[kV]
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Conclusin
La energizacin del auto transformador 220/138/10,5 kV de la S.E. Socabaya desde el rea operativa Sur Este no genera condiciones de sobretensiones que afecten a los equipos.