Tesis de Doctorado - cidel argentina 2010

Report
“Estudio de incorporación de la central geotérmica
LAS MELLIZAS DE COPAHUE
al Sistema Eléctrico Regional Comahue”
Autores :
Ing. Alberto MARZIALI
Ing. Fernando Mariano BARRETO
Ing. Juan Sebastián ROMANO
Procedimiento Técnico Nº1
La finalidad de estos estudios es poder verificar :
El funcionamiento estático del sistema
Los límites de transporte de los sistemas de
transmisión.
El funcionamiento ante transitorios (*) al producirse
diferentes maniobras
(*) Electromecánicos y Electromagnéticos
El campo geotérmico de Copahue, está ubicado en el sector
noroccidental de la provincia del Neuquén, en la Cordillera Andino
Norpatagónica entre los 1600 y 2000 m.s.n.m.
Vecino a la
frontera con
Chile
Alrededor de los
38º de latitud
sur y 71° de
longitud oeste.
Pozo COP2
Año:
1986
El
estudio
de factibilidad técnico económico en este área,
H: 1241 m
realizado por
EPEN en conjunto con la Agencia de
Cooperación Internacional de Japón (JICA), determino que el
yacimiento poseía una reserva probada apta para la
instalación de una Central de 30 MW de potencia.
Año: 1998
H: 1256 m
Año: 1992
H: 1067 m
Pozo COP4
Pozo COP1
Pozo COP3
Año: 1981
H: 1411 m
Se trataba de una central de ciclo binario, de 0,67 MW de
potencia, que generaba energía eléctrica a partir del vapor
producido por el pozo Copahue I
Además de su carácter
demostrativo, esta central
permitía satisfacer la
demanda local de energía
eléctrica,
así
como
también
conocer
el
comportamiento de la
producción del campo
Por cuestiones operativas y
logísticas, esta central dejó
de operar en el año 1996,
sin que se haya podido
restablecer su actividad
hasta el presente.
Realico
Gral.
Pico
Mauricio
Mayer
Santa Rosa
Abarca
territorialmente a
las provincias de:
L A
MACACHÍN
P.Trill
Gral. Acha
F.Morado
Chihuído
El Trapial
Chos Malal
NEUQUEN
Las Lajas
Pto. Hernández
Pto.
Seccionamiento
Medanitos
LOMA
LA LATA
S. Picada
Casa de Piedra
Pichi Mahuida
L.Negra
Termo Roca
Rio Colorado
ró
Grl. Roca
o
lf
Che
pay lisle n
Ing. Huergo
Chim nel. Be . Beltrá
Villa Regina
C ray L
F
P. Huincul
Allen
Arroyito
nue ti
uq llet
Ne ipo
C
Cutral Co
EL CHOCON
N E G R O
PIEDRA
DEL ÁGUILA
ALICURA
REFERENCIAS
Centrales y Estaciones
Transformadoras
Pilcaniyeu
San Carlos
de Bariloche
CHOELE-CHOEL
R I O
Piedra
del Águila
Líneas
Estación Transformadora de 500 kV.
Líneas de 132 kV
Estación Transformadora de Tensión menor a 500 kV.
Líneas de 66 kV
Líneas de 33 kV
San
Antonio
Oeste
San
Antonio
Este
Central Térmica ( Vapor, TG ó Diesel )
Central Hidráulica
Rio Negro
Céspedes
PICHI
PICÚN LEUFÚ
Pío Protto
Neuquén
PLANICIE
BANDERITA
AGUA DEL CAJON
Zapala
Guatraché
PUELCHES
E.Lomas
Mega
P A M P A
Divisaderos
Sierra Grande
Punta Colorada
Viedma
La Pampa
P.Trill
F.Morado
Chihuído
El Trapial
Chos Malal
Sistema Norte
Pto. Hernández
Pto.
Seccionamiento
Medanitos
NEUQUEN
Las Lajas
S. Picada
Mega
PLANICIE
BANDERITA
AGUA DEL CAJON
Zapala
P. Huincul
Cutral Co
Arroyito
L.Negra
Termo Roca
Allen Grl. Roca
Ing. Huergo
Villa
nue ti
uq llet
Ne ipo
C
Sistema Oeste
Casa de
E.Lomas
LOMA
LA LATA
Divisaderos
EL CHOCON
PICHI
PICÚN LEUFÚ
Pío Protto
Piedra
del Águila
PIEDRA
R I O
N E G
Zona de Interés
Se denomina así a la zona de influencia de la Central
Geotérmica, que según la disposición geográfica propuesta
por el EPEN, estará conformada por :
Sistema
Norte
Zona de
Interés
Sistema
Oeste
Sistema Norte
Demandas
industriales:
•Oleoducto a Chile
•Minera Andacollo
Varvarco
Las Ovejas
T. Blancas
El Manzano
C.del C. Leuvú
Características:
Demandas
de
tipo
residencial o rural, que
son relativamente bajas
(permitió desarrollarlo
con una gran extensión
en el nivel de tensión de
33 KV y 13,2 KV)
Tricao Malal
Huinganco
Andacollo
P.Trill
Los Vilches
La Salada
Chos Malal
a Taquimillán
F.Morado
Chihuido
El Cholar
El Huecú
Taquimillán
Ñorquín
Ante contingencias el suministro de
energía eléctrica sufre importantes
alteraciones en cuanto a su calidad
Colipilli
Ranquilon
Copahue
Caviahue
Incremento de
demandas de
localidades
abastecidas
desde el sistema
de 33 kV
Sistema Oeste
Loncopue
Bajada del Agrio
Las Lajas
Villa Pehuenia
Zapala
Alumine
•Característica
Radial del Sistema
•Nuevos
Consumos
Pampa Tril
F.Morado
Pampa Tri
Pal mpa Tril
Pto. Hernández
F.MoradoF.Morado
Pto. Herná
Chihuído
P
CASO A1
30MW
Chos Malal
CASO A2
G1
lalos Malal El Trapia
Chl ihuídoChihuído
30MW
Chos MaCh
30MW
CASO
A3
Se analizan los siguientesG1escenarios
de equipamiento depiala
G1
l Trapial
El Tra El
central y esquemas de conexión al sistema.
Copahue
Ñorquín
Las Mellizas
Caviahue
Copahue
Las Mellizas
CaviahueLas Mellizas
Caviahue
Copahue
Casos A:
Ñorquín
Ñorquín
Un modulo de
Loncopue
30 MW
Loma
de la
Lata Loma
la
dega
Me
Lata
M
Loncopue
Loncopue
A1
a Cerrito de
a Cerri
Las Lajas
A2
A3
Se
Las Lajas
V. Pehuenia
V. Pehuenia
V. Pehuenia
A
Las Lajas Plaza Huincul
de
Zapala
Plaza Huincul
Zapala
Cutral-Co
ChocPlónaza Huincul
Cutral-Co
Oeste
Zapala
Chocón PIAP
Oeste
PIA
Cutral-Co
a Pu
Chocón
Para esto se estudiaron distintas alternativas de conexión al
Sistema Eléctrico Regional, incorporando instalaciones
según Plan de Obras Provincial.
Año 2020
Año 2016
Año 2012
Momento
previsto de
incorporación
En todos los casos en que no este
cerrado el anillo en 33 kV, la
demanda de Copahue y Caviahue
será abastecida desde la central
(manteniendo la línea LoncopuéCaviahue como reserva)
Consideración:
Flujo de Potencia y
Estabilidad: LAT 90 Km
Cortocircuito: LAT 60 Km
Siguiendo las pautas desarrolladas en el Procedimiento Técnico
Nº 1 los estudios efectuados deben cumplir con los
requerimientos que se tratarán en este apartado respecto a:
Flujos de Potencia
Cortocircuitos
Estudios de Transitorios
Objeto
Verificar la existencia o no de sobrecargas en equipamientos, y el
cumplimiento del perfil de tensiones en los nodos
Modelo
A partir del esquema del Sistema Interconectado Nacional (SIN),
publicado en la Guía de Referencia 2006-2012 de Transener S.A
para el año 2012, se le agregaron las instalaciones previstas
incorporar al Sistema Regional Comahue (SRC) que no figuraban
en dicho esquema.
Se han analizado escenarios en condiciones de red completa con
la incorporación de la nueva generación.
Requisitos para la Condición N
Tensión Mínima: 0.95 x Vn (-5%)
Tensión Máxima: 1.05 x Vn (+5%)
Generadores operando
dentro del 90% de su
curva de capabilidad.
Potencia transportada por
las líneas por debajo de la
potencia máxima admisible
Año 2012 – Sin “Las Mellizas”
ZONA DE INTERES
Línea con estructuras y
conductor de 132 kV
(aislada en 33 kV)
2012 -Caso A1
2012- Caso A3
Para condiciones de funcionamiento en contingencia, con algún
equipamiento indisponible (condición N -1), se aplican las
siguientes limitaciones:
Requisitos para la Condición N-1
Tensión Mínima: 0.90 x Vn (-10%)
Tensión Máxima: 1.10 x Vn (+10%)
Generadores operando
dentro de su curva de
capabilidad.
Potencia transportada por
las líneas por debajo de la
potencia máxima admisible
N
2012 – A1
Pampa Tril
F.Morado
Pto. Hernández
30MW
G1
El Trapial
Copahue
S. Picada
Chihuído
Chos Malal
Pto.
Seccionamiento
Medanitos
Ñorquín
Las Mellizas
Caviahue
Loma
de la
Lata
Mega
E.Lomas
P.P . Banderita
Loncopue
P. Banderita
a Cerrito de la Costa
Río Neuquén
Las Lajas
Centenario
Gran Neuquén
F/S Doble Terna
Trapial - Loma la Lata
V. Pehuenia
Agua
del Cajón
Plaza Huincul
Zapala
Cutral-Co
Arroyito
Chocón
Oeste
PIAP
a Puelches
El Chocón
Alumine
Choconcito
CASO A1
a Piedra del Aguila
Cinco Saltos
a Choele Choel
Colonia
Valentina
Alto
Valle
N
2012 – A1
Pampa Tril
F.Morado
Pto. Hernández
30MW
G1
El Trapial
Copahue
S. Picada
Chihuído
Chos Malal
Pto.
Seccionamiento
Medanitos
Ñorquín
Las Mellizas
Caviahue
Loma
de la
Lata
Mega
E.Lomas
P.P . Banderita
Loncopue
P. Banderita
a Cerrito de la Costa
Río Neuquén
Las Lajas
Centenario
Gran Neuquén
F/S Puesto Hernández Filo Morado
V. Pehuenia
Agua
del Cajón
Plaza Huincul
Zapala
Cutral-Co
Arroyito
Chocón
Oeste
PIAP
a Puelches
El Chocón
Alumine
Choconcito
CASO A1
a Piedra del Aguila
Cinco Saltos
a Choele Choel
Colonia
Valentina
Alto
Valle
Objeto
Analizar el impacto que provoca sobre el transporte del sistema del área, el
ingreso de la nueva generación en “Las Mellizas de Copahue”.
Tipos de
Cortocircuitos
Monofásicos
Trifásicos
Estos cálculos se realizaron sobre todos los escenarios propuestos y para el
caso de mayor despacho de máquinas en la región de influencia de la central
(casos PICO).
Modelo
El modelo de red empleado es el mismo que se ha utilizado para los estudios
de Flujo de Potencia, con el agregado de los parámetros de secuencia directa,
inversa y homopolar de los componentes de la red, tales como
transformadores, líneas y generadores.
Observaciones
No se considero el año de estudio 2020 ya que no se conoce del ingreso de
generación extra en la zona, la cual modifique la Potencia de Cortocircuito ya
calculada en el año 2016.
2012 - Contraste de niveles de Cortocircuito - Monofásicos
600.0
500.0
Scc (MVA)
400.0
300.0
Sin la
Cent.
A3
B2
C1
200.0
100.0
0.0
2012- Contraste de niveles de Cortocircuito - Trifásicos
600.00
500.00
Scc (MVA)
400.00
300.00
Sin la Cent.
A3
B2
C1
200.00
100.00
-
Objeto
Evaluar el comportamiento dinámico de la nueva generación, ante
la ocurrencia de contingencias severas en las componentes de la
red
Se realizaron contingencias en la red de 132 kV y 33 kV, con la
finalidad de evaluar la aptitud de la misma para mantener el
sincronismo ante fallas severas próximas, observando y
verificando el desempeño de los nuevos generadores en el
control de tensión de su barra y barras vecinas mediante su
sistema de control.
Modelo
Para el estudio de estabilidad se considero una reducción del SIN, esto se
logro a partir de la incorporación de tres generadores equivalentes los cuales
reproducen en magnitud y ángulo los valores de tensión evidenciados en el
estudio de Flujo de potencia del caso completo.
Puntos de ubicación de
Redes Externas
Equivalentes
Choele Choel
Agua del cajón
Cerrito de la Costa
Dichos
equivalentes
permiten retirar
del cálculo parte
del sistema,
dejando expuesto
al análisis solo la
región de interés
para el estudio
eléctrico
Puntos de ubicación de
Redes Externas
Equivalentes
Maquina de referencia
N
Caso A1: Angulo relativo y tensión
grupo “Las Mellizas” - 2012
Tril
Pampa
F.Morado
Pto. Hernández
Φrel= 111º
30MW
G1
S. Picada
Chihuído
Chos Malal
El Trapial
Pto.
Seccionamiento
Medanitos
S/Reg
Copahue
Ñorquín
Las Mellizas
Caviahue
Loma
de la
Lata
Mega
t estabilización= 8 seg
Φrel=Loncopue
80º
E.Lomas
P.P . Banderita
P. Banderita
a Cerrito de la Costa
Río Neuquén
Las Lajas
Descripción
V. Pehuenia
Evento de Cortocircuito
Zapala
incul
Plaza Hude
Control
Maniobra 1
Cutral-Co
Chocón
Oeste
Mono A1: Falla LAT
T= 0.00 s.
T= 0,12 s.
Las Mellizas-Ñorquin Cortocircuito fase A al 1
Apertura fase A
% LAT.
ambos extremos LAT.
Alumine
Agua
Control del
de Cajón
Maniobra 2
a Piedra del Aguila
Control de
Maniobra 3
Arroyito
Colonia
Valentina
PIAP
T= 0,35 s
a Pue
Despeje
de lches
Cortocircuito.
El Chocón
Choconcito
CASO A1
Centenario
Gran Neuquén
a Choele Choel
T= 0,5 s.
Recierre exitoso
Cinco Saltos
Alto
Valle
Caso A1: Angulo relativo y tensión grupo “Las Mellizas” - 2012
Φrel= 102º
Φrel= 80º
t estabilización= 8 seg
Descripción
Evento de Cortocircuito
Control de
Maniobra 1
Mono A1: Falla LAT
T= 0.00 s.
T= 0,12 s.
Las Mellizas-Ñorquin Cortocircuito fase A al 1
Apertura fase A
% LAT.
ambos extremos LAT.
Control de
Maniobra 2
Control de
Maniobra 3
T= 0,35 s
Despeje de
Cortocircuito.
T= 0,5 s.
Recierre exitoso
1
• La incorporación de la generación en Las Mellizas tiene
efectos beneficiosos sobre la red Neuquina, tanto hacia el
Norte como al Sur, dado que contribuye con aporte de
potencia activa hacia la misma y ayuda al control de tensión
2
• El análisis de los casos en condiciones N-1, satisface los
requisitos de funcionamiento de la red, y el aporte de la
Central Geotérmica tiene un efecto beneficioso en todos
estos casos.
3
• Desde el punto de vista estático, es perfectamente viable la
formación de Islas locales equilibradas, alimentadas por la
planta geotérmica.
4
5
• Los niveles máximos de potencia de cortocircuito
calculados ante fallas trifásicas y monofásicas en barras de
132 kV del área Comahue son valores que no superan la
capacidad de apertura de los interruptores instalados.
• La simulación del comportamiento dinámico evidencia
que los transitorios planteados no comprometen la
estabilidad de la Central Geotérmica, ni a otra generadora
Por todo lo anterior y dentro del alcance de los
estudios de Etapa 1 (del procedimiento técnico Nº
1 de CAMMESA), se concluye que es viable la
incorporación de la Central Geotérmica, en sus
tres posibilidades de equipamiento (30, 60 y 90
MW) objeto del presente estudio
¿Preguntas?

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