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ESTUDIO DE OPERATIVIDAD

Volumen I: Resumen Ejecutivo

Volumen II: Análisis de Flujo de Potencia, Cortocircuito

y Tiempo Crítico de Despeje de Falla

Volumen III: Estudio de Coordinación de Protecciones

Volumen IV: Cálculo de Transitorios Electromagnéticos

Volumen V: Protocolos de Pruebas FAT de Equipos

Volumen VI: Planos

LIMA – PERÚ

ABRIL 2016

GESTION DE PREVENCION DE RIESGOS, MEDIO AMBIENTE Y CALIDAD

R-PROY-104

Revisión 00

REGISTRO Fecha Marzo 2015

CONTROL DE REVISIONES Página 1 de 1

NOBRE DEL PROYECTO: Línea de Transmisión 138 kV SE Talta- SE Tambomayo

NIVEL DE ESTUDIO: Estudio de Operatividad

VOLUMEN / TITULO: Volumen I: Resumen Ejecutivo Volumen II: Análisis de Flujo de Potencia, Cortocircuito y Tiempo Crítico de Despeje de Falla Volumen III: Estudio de Coordinación de Protecciones Volumen IV: Cálculo de Transitorios Electromagnéticos Volumen V: Protocolos de Pruebas FAT de Equipos Volumen VI: Planos

CODIGO PROYECTO: CN-TTM-15-04

CODIGO DOCUMENTO: CN-TTM-15-04/EO-CNH-TD-01

CLIENTE: Compañía de Minas Buenaventura S.A.A.

REV. ELABORADO REVISADO VERIFICADO VALIDADO DESCRIPCION DEL CAMBIO

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LÍNEA DE TRANSMISIÓN 138 kV SE TALTA - SE TAMBOMAYO 3

VOL I – RESUMEN EJECUTIVO

LÍNEA DE TRANSMISIÓN 138 kV SE TALTA - SE TAMBOMAYO

RESUMEN EJECUTIVO

ÍNDICE

1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................ 4

2 GENERALIDADES ............................................................................................................................. 5

2.1 ANTECEDENTES ...................................................................................................................................... 5 2.2 UBICACIÓN ............................................................................................................................................. 5 2.3 CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS GENERALES DEL PROYECTO ................................................................. 6 2.3.1 Características de la Red ....................................................................................................................... 6 2.3.2 Niveles de Aislamiento ........................................................................................................................... 6 2.4 CONDICIONES DE UTILIZACIÓN DE LOS EQUIPOS EN EL ÁREA DEL PROYECTO ........................................ 7

3 DESCRIPCIÓN DE LAS INSTALACIONES DEL PROYECTO .................................................. 7

3.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ................................................................................................................. 9 3.2 PARÁMETROS ELÉCTRICOS CONSIDERADOS EN EL PROYECTO .............................................................. 10 3.2.1 Línea de Transmisión 138 kV Talta - Tambomayo ............................................................................... 10 3.2.2 Transformador de Potencia - Subestación Tambomayo ...................................................................... 10

4 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIONES ............................................................... 11

4.1 SUBESTACIÓN TALTA ............................................................................................................................ 11 4.2 SUBESTACIÓN TAMBOMAYO ................................................................................................................. 11 4.3 SUBESTACIÓN CALLALLI....................................................................................................................... 11 4.4 SUBESTACIÓN ARES .............................................................................................................................. 12

5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................... 12

5.1 ANÁLISIS DE FLUJO DE POTENCIA, CORTOCIRCUITO Y TIEMPO CRÍTICO DE DESPEJE DE FALLA ........... 12 5.1.1 Del Análisis de Flujo de Potencia en Operación Normal .................................................................... 12 5.1.2 Del Análisis de Contingencias ............................................................................................................. 12 5.1.3 Del Análisis de Cortocircuito ............................................................................................................... 12 5.1.4 De los Tiempos Críticos de Despeje de Falla ...................................................................................... 13 5.2 ESTUDIO DE COORDINACIÓN DE PROTECCIONES ................................................................................... 13 5.2.1 Conclusiones Generales ....................................................................................................................... 13 5.2.2 Referido a la Protección Diferencial de Línea ..................................................................................... 13 5.2.3 Referido a la Protección de Distancia ................................................................................................. 13 5.2.4 Referido a la Protección Diferencial de Barra .................................................................................... 14 5.2.5 Referido a la Protección de Sobrecorriente ......................................................................................... 14 5.3 CÁLCULO DE TRANSITORIOS ELECTROMAGNÉTICOS ............................................................................. 14




LÍNEA DE TRANSMISIÓN 138 kV SE TALTA - SE TAMBOMAYO


RESUMEN EJECUTIVO

1 INTRODUCCIÓN

Compañía de Minas Buenaventura S.A.A. viene desarrollando el proyecto Minero Tambomayo, ubicado en el Distrito de Tapay, Provincia de Caylloma, Región Arequipa, para lo cual requiere energía y potencia para la explotación de dicho proyecto y sus futuras ampliaciones.

El Suministro Eléctrico para el Proyecto Minero Tambomayo será mediante la Derivación de la Línea de Transmisión 138kV Callalli - Ares entre las estructuras T-116 y T-117, donde se tiene proyectado la construcción de la nueva subestación Talta 138kV, desde dicho punto de alimentación mediante una Línea de Transmisión en 138kV de 32.2 km de longitud se transportará la energía y potencia hasta el proyecto Minero Tambomayo, donde se construirá la subestación Tambomayo 138/22/10kV y desde allí se alimentará a las diferentes cargas mineras mediante circuitos en 10kV, tal como se muestra en el siguiente Esquema Unifilar del Sistema.




2 GENERALIDADES 2.1 Antecedentes

Compañía de Minas Buenaventura S.A.A. actualmente viene desarrollando el Proyecto Minero Tambomayo, en cuyas instalaciones se llevara a cabo la explotación de oro y plata de alta ley con una producción aproximadamente de 200 mil a 300 mil onzas de oro al año. La demanda de energía prevista para la Mina se estima en 12 MW durante el inicio de las operaciones en el primer trimestre del año 2016. Mediante Carta COES/D/DP-743-2015, el COES otorgó la conformidad al Estudio de Preoperatividad para la conexión al SEIN de la línea de transmisión 138 kV Talta-Tambomayo para el Suministro Eléctrico del Proyecto Minero Tambomayo. Como parte de los estudios necesarios, CONENHUA ha desarrollado el presente Estudio de Operatividad, de acuerdo a la Resolución de Consejo Directivo OSINERGMIN N° 035-2013-OS/CD, en el cual se Aprueba el nuevo Procedimiento Técnico COES PR-20 “Ingreso, Modificación y Retiro de Instalaciones en SEIN”.

2.2 Ubicación El área del Proyecto se ubica en el departamento de Arequipa, Provincia de Caylloma, entre los distritos de Caylloma y Tapay, cuyas coordenadas UTM, se indica a continuación.

Tabla 2.2.1 – Ubicación de Instalaciones

Cuadro de Coordenadas UTM - Sistema WGS-84 (19S)

Vértice Este (m)

Norte (m)

Cota (m)

Dist. Parcial (m)

Progresiva (m)

Ángulo

Portico SE Talta

195,222.907 8,312,033.928 4,579.830 45.000 0.000 -

V1 195,215.093 8,311,989.612 4,579.060 4,372.562 45.000 -30°49'26"

V2 192,356.597 8,308,680.790 4,536.300 3,376.801 4,417.562 4°14'8"

V3 190,343.817 8,305,969.425 4,819.210 8,649.549 7,794.363 7°07'53"

V4 186,090.220 8,298,438.050 4,716.570 5,106.841 16,443.912 -9°4'42"

V5 182,908.671 8,294,443.357 4,785.760 5,032.220 21,550.753 39°58'53"

V6 183,035.656 8,289,412.739 4,874.800 1,919.340 26,582.973 39°18'22"

V7 184,288.580 8,287,958.762 4,669.940 426.648 28,502.314 40°28’35’’

V8 184,710.245 8,287,893.743 4,724.790 484.357 28,928.962 -10°0'22"

V9 185,168.838 8,287,737.876 4,712.430 757.876 29,413.320 23°33'18"

V10 185,924.075 8,287,801.070 4,711.330 806.885 30,171.196 -41°57'54"

V11 186,566.936 8,287,313.430 4,761.070 884.712 30,978.081 28°30'7"

V12 187,441.515 8,287,179.911 4,917.760 290.307 31,862.793 23°42'21"

V13 187,721.896 8,287,255.174 4,890.970 45.749 32,153.100 62°22'49"

Portico SE Tambomayo

187,731.871 8,287,299.822 4,875.090 0.000 32,198.848 -




Imagen 2.2.1 - Zona del Proyecto

2.3 Características Eléctricas Generales del Proyecto

2.3.1 Características de la Red

Las características de la red se detallan en la siguiente tabla:

Tabla 2.4.1 – Características de la Red

Frecuencia Nominal 60 Hz

Tensión Nominal del Sistema

138 kV

Tensión Máxima del Sistema 145 kV

Puesta a tierra del Sistema Sólido

Tensión de sostenimiento a frecuencia industrial, 1min

325 kV

Tensión de sostenimiento al impulso tipo rayo 1.2/50 μs

750 kVp

Línea de fuga especifica 25 mm/kV

2.3.2 Niveles de Aislamiento

Tabla 2.4.2 – Niveles de Aislamiento en Subestación Talta

Descripción Nivel de Tensión

138 kV

Tensión Nominal de Operación 138 kV

Tensión Máxima del Sistema 145 kV


325 kV


750 kVp

Tabla 2.4.3 – Niveles de Aislamiento en Subestación Tambomayo

Descripción Nivel de Tensión

138 kV 10 kV

Tensión Nominal de Operación 138 kV 10 kV

Tensión Máxima del Sistema 145 kV 12 kV


325 kV 50 kV


750 kVp 125 kVp

ZONA DEL PROYECTO




2.4 Condiciones de Utilización de los Equipos en el Área del Proyecto En general, la selección del equipamiento electromecánico de las subestaciones y la línea de transmisión, ha sido efectuada de manera que puedan soportar las condiciones ambientales del área del proyecto y cumpliendo con las recomendaciones especificadas por las normas de la International Electrotechnical Commission (IEC), y los requerimientos del Código Nacional de Electricidad Suministro 2011. Asimismo se ha tenido en consideración las características del equipamiento actual de las subestaciones de Callalli y Ares, las cuales vienen operando desde fines del año 2004 sin inconvenientes. a) Condiciones Climatológicas

El clima de la zona donde se ubicarán las instalaciones es del tipo frígido con escasa humedad. Normalmente, las precipitaciones pluviales en forma de granizo y nieve son altas; habiéndose registrado intensas descargas atmosféricas. Las temperaturas ambientales determinadas como límites en las subestaciones y a lo largo de la línea son: Temperatura mínima : - 15 °C Temperatura media : 10 °C Temperatura máxima : 25 °C Humedad relativa : 60 % b) Condiciones Orográficas

El terreno es montañoso con profundas quebradas. La altitud del terreno en la zona, está en un promedio de 4 600 msnm, llegando a 4875 msnm inclusive. c) Condiciones Sísmicas

Siendo la zona donde se instalarán los equipos altamente sísmica, el diseño de la cimentación de los equipos y materiales considerará los siguientes parámetros de aceleración: En cualquier dirección horizontal : 0.5 g En dirección vertical : 0.3 g La frecuencia de oscilaciones que se considera, es igual a la frecuencia de resonancia de los equipos.

3 DESCRIPCIÓN DE LAS INSTALACIONES DEL PROYECTO

El desarrollo del Proyecto comprende las siguientes instalaciones: Derivación de la Línea de Transmisión 138 kV Callalli – Ares a subestación Talta, de 47.60m aprox.

de longitud de vano, con una estructura terminal de doble terna para la derivación. Línea de Transmisión 138 kV Talta – Tambomayo, 32.2 km. Subestación Talta 138 kV, con 03 bahías en 138 kV. Subestación Tambomayo 138/22/10 kV, con transformador de potencia 138/22/10kV – 20-26/6.7-

8.7/20-26 MVA (ONAN-ONAF), una bahía 138kV y celdas en 10kV. Sistema de Comunicaciones por Onda Portadora y Fibra Optica. Las Obras involucradas en el presente Proyecto son:

Derivación de la Línea de Transmisión 138 kV Callalli - Ares a SE Talta, 47.60 m

Para la interconexión con la subestación Talta, se construirá un tramo de línea de derivación en 138kV de 47.60m de longitud desde torre de doble terna a pórtico 138kV de subestación Talta, ubicado entre las estructuras T116 y T117 del eje de la línea L-1040, dicha derivación será con estructura de celosía metálica tipo terminal de doble terna (entrada y salida), conductor de Aleación de Aluminio AAAC 253 mm2 por cada fase y aisladores de porcelana tipo standard 52-3, de 120kV con acoplamiento casquillo – bola.

Línea de Transmisión 138 kV Talta – Tambomayo, 32.2 km

Construcción de una Línea de Transmisión en 138 kV de longitud 32.2km con estructuras de celosía metálica con disposición triangular de conductores, conductor de Aleación de Aluminio AAAC 253 mm2 por cada fase y aisladores de porcelana tipo standard 52-3 de 120kN, con acoplamiento casquillo – bola.




Subestación de Derivación Talta, 03 bahías en 138 kV

Será de configuración simple barra y contara con tres celdas en 138kV, una celda será para la llegada de subestación Callalli, otra celda será para la llegada de subestación Ares y la tercera celda para la salida a subestación Tambomayo, cada una de estas celdas estarán implementadas con los siguientes equipamientos:

(01) Interruptor de potencia. (03) Transformadores de corriente. (03) Transformadores de tensión tipo capacitivo. (01) Seccionador de línea con cuchilla de puesta a tierra. (01) Seccionador de barra. (03) Pararrayos tipo metal óxido.

Para la medición de tensión en barra 138 kV se implementará 03 transformadores de tensión tipo capacitivo. Asimismo para alimentación de los Servicios Auxiliares se instalara un transformador de tensión inductivo monofásico de 138÷√3/0.22-0.10 kV en el cual se conectara a la Fase S. Las estructuras soporte empleadas en la subestación serán en celosía metálica y estarán compuestas por 8 columnas y 10 vigas. Asimismo, se construirá una sala de control para albergar el siguiente equipamiento:

(01) Tablero de Protección, Control y Medición Línea 1 a Callalli (01) Tablero de Protección, Control y Medición Línea 2 a Ares (01) Tablero de Protección, Control y Medición Línea 3 a Tambomayo (01) Tablero Cargador Rectificador 110-48 Vdc (01) Tablero de Servicios Auxiliares 230 Vac (01) Tablero de Servicios Auxiliares 110-48 Vdc (01) Tablero de Automatización (01) Tablero de Onda Portadora dirección Callalli (01) Tablero de Onda Portadora dirección Ares (01) Tablero de Comunicaciones Fibra Óptica (01) Banco de Baterias en 110 Vdc

La subestación Talta se ha concebido ser una subestación no atendida, automatizada, teniendo monitoreo, supervisión y maniobra desde la subestación Tambomayo.

Subestación Tambomayo 138/22/10 kV 20-26/6.7-8.7/20-26 MVA (ONAN-ONAF)

La subestación Tambomayo será de configuración simple barra y contara con una bahía en 138kV y 01 transformador de potencia, con los siguientes equipamientos:

(01) Transformador de potencia de 138/22/10 kV 20-26/6.7-8.7/20-26 MVA (ONAN – ONAF), con regulación de tensión automática bajo carga.

(01) Interruptor de potencia. (01) Seccionador de línea con cuchilla de puesta a tierra. (03) Transformadores de corriente. (03) Transformadores de tensión tipo capacitivo. (03) Pararrayos tipo metal óxido.

Además contará con una sala de control con el siguiente equipamiento:

(01) Tablero de Protección Diferencial del Transformador de Potencia (01) Tablero de Protección, Control y Medición Línea Talta - Tambomayo (01) Tablero de Regulación Automática del Transformador de Potencia (01) Tablero Cargador Rectificador 110-48 Vdc (01) Tablero de Servicios Auxiliares 230 Vac (01) Tablero de Servicios Auxiliares 110-48 Vdc (01) Tablero RTU para Servicios Auxiliares (01) Tablero de Automatización Sistema SCADA (01) Tablero de Comunicaciones Fibra Óptica (01) Banco de Baterias en 110 Vdc




Para alimentar los circuitos principales del proyecto minero se instalarán 16 celdas del tipo metal clad en 10kV, que comprenden:

(01) Celda de Llegada (01) Celda para el Transformador de SS.AA. (01) Celda de Medición (01) Celda para Casa Fuerza (10) Celdas de Salida (02) Celda de Reserva

Asimismo se instalara una celda de Transformador 10/0.23 kV - 100 kVA para alimentación de los servicios auxiliares.

Sistema de Comunicaciones por Onda Portadora y Fibra Optica.

Sistema de Comunicaciones Onda Portadora:

Se ha optado por la adquisición de nuevos equipos Terminal de Onda Portadora digital para el Sistema de Comunicaciones para los enlaces de SE Callalli – SE Talta y SE Ares- SE Talta, la cual contará con los servicios de Teleproteccion, Voz y Datos, restableciendo así los servicios existentes entre SE Ares – SE Callalli.

Sistema de Comunicaciones por Fibra Optica:

Para la LT 138kV SE Talta – SE Tambomayo, se cubrirán las necesidades para una correcta operación, considerando tres servicios básicos que se vienen implementando en las nuevas unidades eléctricas la cual consiste en los siguientes servicios: voz corporativa, datos (datos Corporativos de Cia. Buenaventura, red industrial para el Sistema SCADA) y teleprotección. Además de un nuevo suministro de equipos de Comunicaciones para la Subestación de Talta y Tambomayo, el cual comprenderá para un sistema redundante.

3.1 Características Técnicas a) Derivación Línea de Transmisión Callalli - Ares 138 kV

Tensión Nominal : 138 kV Tensión Máxima de Servicio : 145 kV Circuitos o ternas : Dos (02) Longitud : 47.60 m Conductor : AAAC – 253 mm2 Cable de guarda : 02 Cable de guardas de A°G° 38.25 mm2 Estructuras : Celosía Metálica Disposición de conductores : Vertical Aisladores : Porcelana Estándar de 10" 5-3/4" Clase ANSI 52-3, con

carga de rotura de 120 kN. b) Línea de Transmisión Talta – Tambomayo 138 kV

Tensión Nominal : 138 kV Tensión Máxima de Servicio : 145 kV Circuitos o ternas : Una (01) Longitud : 32.2 km Conductor : AAAC – 253 mm2 Cable de guarda : 02 Cable de guardas, un Cable de A°G° 38.25 mm2 y un

Cable OPGW 61.60 mm2 de 48 hilos Estructuras : Celosía Metálica Disposición de conductores : Triangular Aisladores : Porcelana Estándar de 10" 5-3/4" Clase ANSI 52-3, con

carga de rotura de 120 kN.




c) Subestaciones Talta 138 kV y Tambomayo 138/10 kV

Los equipos de la subestaciones eléctrica descritas en este documento deberán cumplir con las exigencias y requerimientos de los estándares y recomendaciones de la International Electrotechnical Commision (IEC) para equipamientos de 138 kV: Tensión Nominal : 138 kV Fases : 3 Frecuencia : 60 Hz Tensión Máxima del Sistema : 145 kV Tensión Máxima de Equipos : 170 kV Tensión de Soportabilidad de Corta : 325 kV duración a Frecuencia Industrial. Tensión de Soportabilidad : 750 kV normalizada al impulso tipo rayo Capacidad de cortocircuito simétrico : 31.5 kA

3.2 Parámetros Eléctricos Considerados en el Proyecto

3.2.1 Línea de Transmisión 138 kV Talta - Tambomayo

LINEA TALTA – TAMBOMAYO 138 kV P.U. Primario

Valor Unid. Valor Unid.

Longitud de la línea L 32.2 km 32.2 km

Resistencia de secuencia positiva R1 0.15944 Ω/km 5.13 Ω

Reactancia de secuencia positiva X1 0.51186 Ω/km 16.48 Ω

Magnitud impedancia secuencia positiva Z1 0.53612 Ω/km 17.26 Ω

Angulo impedancia secuencia positiva <Z1 72.7 ° 72.7 °

Resistencia de secuencia cero R0 0.5564 Ω/km 17.92 Ω

Reactancia de secuencia cero X0 1.4737 Ω/km 47.45 Ω

Magnitud impedancia secuencia cero Z0 1.57524 Ω/km 50.72 Ω

Angulo impedancia secuencia cero <Z0 69.32 ° 69.32 °

Magnitud factor compensación K0 0.65 0.65

Angulo factor compensación <K0 -5.13 ° -5.13 °

Susceptancia de secuencia positiva B1 3.24736 uS/km 104.56 uS

Susceptancia de secuencia cero B0 2.18366 uS/km 70.31 uS

3.2.2 Transformador de Potencia - Subestación Tambomayo

Parámetros Primario Secundario Terciario

Valor Unid. Valor Unid. Valor Unid.

Potencia (ONAN/ONAF)

20/26 MVA 6.7/8.7 MVA 20/26 MVA

Tensión nominal 138+2/-14x1.25% kV 22 kV 10 kV

Corriente Nominal (ONAN/ONAF)

83.7/108.8 A 175.8/228.3 A 1154.7/1501.1 A

Grupo de Conexión

YN0 - yn0 - d5 -

Resistencia del neutro

0 Ohm 0 Ohm 0 Ohm

Parámetros X12 X13 X23

Tensión de Cortocircuito (%)

6.233 (8.7MVA)

11.31 (26MVA)

2.039 (8.7MVA)




4 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIONES

4.1 Subestación Talta La nueva subestación Talta contará con los siguientes dispositivos de protección:

Ubicación Marca/Modelo Funciones Principales Protección

Bahía línea 138 kV Talta - Tambomayo

SEL-411L 87L, 21/21N, 67N, 59, 79, 67N/85, 50BF, 50SOTF

Principal

SEL-411L 87L, 21/21N, 67N, 59, 79, 67N/85, 50BF, 50SOTF

Respaldo

Bahía línea 138 kV

Talta - Callalli

SEL-411L 21/21N, 67N, 59, 79

67N/85, 50SOTF Principal

SEL-411L 21/21N, 67N, 59, 79

67N/85, 50SOTF Respaldo


Talta - Ares

SEL-411L 21/21N, 67N, 59, 79


SEL-411L 21/21N, 67N, 59, 79


Barra 138 kV SEL-487B 87B Principal

4.2 Subestación Tambomayo La nueva subestación Tambomayo contará con los siguientes dispositivos de protección:


Bahía línea 138 kV Talta - Tambomayo

SEL-411L 87L, 21/21N, 67N, 59, 79, 67N/85, 50BF, 50SOTF

Principal

SEL-411L 87L, 21/21N, 67N, 59, 79, 67N/85, 50BF, 50SOTF

Respaldo

Transformador 138/22/10kV

SEL-487E 87T, 50/51, 50N/51N Principal

Celda de Llegada 10kV SEL-351A 50/51, 50N/51N Principal

Salidas 10kV SEL-351A 50/51, 50N/51N Principal

4.3 Subestación Callalli La nueva subestación existente Callalli cuenta con los siguientes dispositivos de protección, asociados al Proyecto Tambomayo



Callalli - Talta

SEL-421 21/21N, 67N, 59, 79


SEL-321 21/21N, 67N, 59, 79





4.4 Subestación Ares La nueva subestación existente Ares cuenta con los siguientes dispositivos de protección, asociados al Proyecto Tambomayo:



Talta -Ares

SEL-421 21/21N, 67N, 59, 79


SEL-321 21/21N, 67N, 59, 79


5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 Análisis de Flujo de Potencia, Cortocircuito y Tiempo Crítico de Despeje de Falla

5.1.1 Del Análisis de Flujo de Potencia en Operación Normal

En los escenarios analizados para el caso base se puede apreciar que el sistema eléctrico de la zona de influencia del proyecto opera satisfactoriamente. Actualmente las barras que presentan el nivel de tensión más bajo son las barras de Ares (Conenhua) 138 kV con 0.97 p.u., Ares (Hochschild) 66kV con 0.95 p.u. y Caylloma 66kV con 0.96p.u., cabe mencionar que en todas estas subestaciones se cuenta con transformadores de potencia con regulación automática bajo carga por lo tanto no existirá problemas de caída de tensión en sus respectivas barras de media tensión o baja tensión.

Con el ingreso del proyecto Tambomayo los perfiles de tensión y niveles de cargabilidad en la zona de influencia del proyecto se mantienen dentro de los límites permitidos. El nivel de tensión de la barra de Ares (Conenhua) 138 kV se reduce de 0.97 p.u a 0.95 p.u, este valor se encuentra dentro de los límites de operación normal, adicionalmente el transformador de potencia de Ares tiene una relación de transformación 132±10x1% / 66/21.9 kV, lo cual garantiza que no existirá problemas de caída de tensión en las subestaciones aguas abajo de 66kV.

El transformador de la S.E. Tambomayo trabajará con un nivel de carga máximo del 51%. La nueva línea en 138 kV Talta - Tambomayo presenta un nivel máximo de carga del 18.9%.

5.1.2 Del Análisis de Contingencias

De todos los casos analizados sólo se aprecia que el caso 1(Salida L-1008 Tintaya-Callalli) y caso 2 (Salida L-1020 Santuario-Callalli) son los que producen un mayor impacto en los niveles de tensión en la zona de influencia del proyecto, sin embargo los valores encontrados están dentro de los límites permisibles para casos de contingencias.

5.1.3 Del Análisis de Cortocircuito

En el siguiente cuadro resumen se puede observar los máximos niveles de corriente de cortocircuito obtenidos para el caso base y el caso proyectado:

Subestación Barra (kV)

Año 2016 Caso Base

Año 2016 Caso Proyectado

Falla Trifásica I"k (kA)

Falla Monofásica

3I0" (kA)

Falla Trifásica I"k (kA)

Falla Monofásica

3I0" (kA)

Santuario 138 7.889 8.767 7.907 8.783

Tintaya 138 4.081 4.832 4.081 4.834

Callalli

138 2.579 2.474 2.586 2.531

66 1.403 0.019 1.398 0.019

24 2.772 3.76 2.76 3.744

Ares (Conenhua)

138 1.077 1.167 1.076 1.21

66 1.286 1.545 1.277 1.544

Ares (Hochschild)

66 0.588 0.018 0.586 0.018

33 0.806 0.83 0.799 0.828

4.16 5.475 0.41 5.438 0.414

Talta 138 - - 1.413 1.5

Tambomayo 138 - - 1.078 1.225

10 - - 7.04 0




El ingreso del proyecto Tambomayo produce un mínimo incremento en la corriente de falla de las barras de 138kV de Callalli y Ares, para fallas monofásicas se tiene un incremento menor a 100A, debido al aporte del neutro puesto a tierra del transformador de potencia de Tambomayo.

Con los niveles máximos de corriente de cortocircuito se verificó la saturación de los transformadores de corriente y la capacidad de ruptura de los interruptores de potencia de las subestaciones Talta y Tambomayo, encontrándose los valores dentro de lo permitido.

5.1.4 De los Tiempos Críticos de Despeje de Falla

De las simulaciones efectuadas se obtiene que el tiempo crítico de despeje para fallas al 1% de la línea de transmisión Talta-Tambomayo 138kV es de 387 milisegundos.

5.2 Estudio de Coordinación de Protecciones

5.2.1 Conclusiones Generales

La filosofía de protección implementada en las instalaciones pertenecientes al proyecto cumplen con los requisitos mínimos establecidos por el COES y la tecnología de estos equipos asegura que se tenga un sistema de protecciones que actúa bajo los principios básicos de rapidez, selectividad, seguridad y confiabilidad ante eventos o perturbaciones que puedan ocurrir bajo diferentes condiciones de operación de la red sin afectar la integridad del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional SEIN y la continuidad del suministro eléctrico al proyecto Tambomayo.

La nueva línea de transmisión en 138 kV Talta-Tambomayo, estará equipada con los siguientes dispositivos de protección: En Talta y Tambomayo: SEL 411L: Protección Principal (87L, 21/21N, 79, 59, 67N, 50BF, 50SOTF) SEL 411L: Protección Secundaria (87L, 21/21N, 79, 59, 67N, 50BF, 50SOTF)

El transformador de corriente existente de la línea Callalli – Ares (Extremo Callalli) es de 60- 120/1A, con el ingreso del proyecto Tambomayo se reemplazará este TC por uno de mayor capacidad 200-400/1A, el TC existente será llevado e instalado en la S.E. Tambomayo y estará asociado a la línea Talta-Tambomayo.

5.2.2 Referido a la Protección Diferencial de Línea

Para ajustar la protección diferencial de línea Talta-Tambomayo se ha considerado los parámetros de susceptancia de la línea de manera que se tome en cuenta el efecto capacitivo de la línea en los cálculos del relé.

Se tiene como medio de comunicación la fibra óptica con dos canales de comunicación por cada relé SEL 411L, un canal estará dedicado a la protección diferencial de línea y el otro será usado para el esquema de comparación direccional 67N.

5.2.3 Referido a la Protección de Distancia

Dado que se cuenta con dos relés redundantes SEL411L con fibra óptica como único medio de comunicación entre ambos, solamente se habilitará la función distancia escalonada sin teleprotección, donde la zona 1 solo se activará cuando se pierda la comunicación por fibra óptica, las demás zonas estarán permanentemente habilitadas y sólo efectuarán disparo trifásico definitivo para todos los tipos de fallas.

Se tiene previsto implementar un esquema de recierre para fallas monofásicas en ambos extremos de la línea con un tiempo muerto de 500 ms, el recierre será activado solamente por la protección diferencial de línea (87LG), la protección de distancia (21N) y comparación direccional realizarán disparo trifásico definitivo.

Los ajustes existentes de la protección de distancia y sobrecorriente direccional de tierra de la línea original L-1040 Callalli – Ares han sido modificados con el ingreso del proyecto Tambomayo, los ajustes se muestran en los anexos N°5 y N°6.

Se verificaron los ajustes existentes de la protección de distancia y sobrecorriente direccional de tierra de las líneas L-1020 Santuario-Callalli y L-1008Tintaya-Callalli, los cuales no requieren ser modificados con el ingreso del proyecto Tambomayo.




5.2.4 Referido a la Protección Diferencial de Barra

Con la finalidad de obtener un esquema de protección confiable en el proyecto se tiene previsto instalar un relé de protección diferencial de barras SEL 487B para el sistema de barras en 138 kV de la nueva S.E. Talta, la cual tiene una configuración de barra simple.

5.2.5 Referido a la Protección de Sobrecorriente

Se verificaron los ajustes existentes de la protección de sobrecorriente de fases y tierra de los transformadores de potencia de las subestaciones Callalli y Ares, los ajustes de la S.E. Callalli no requieren ser modificados, en cambio se han propuestos nuevos ajustes para la S.E. Ares, los cuales se muestran en el Anexo N°7.

Para efectuar la coordinación de las protecciones de sobrecorriente para fallas entre fases en la subestación Tambomayo, se ha tomado en consideración que los alimentadores de 10kV despejan una falla en el orden de los 400ms.

La conexión del devanado de 10 kV del transformador de potencia de Tambomayo es delta. Por consiguiente, se habilitará en los relés de protección de los alimentadores en 10 kV (SEL-351A) la protección de sobrecorriente direccional de tierra sensitivo (67Ns) para aplicación en sistemas con neutro aislado.

La finalidad del elemento de sobrecorriente de tierra a habilitar en el relé SEL487E (lado 138kV), es servir de respaldo al relé de protección SEL411L (extremo Tambomayo) para fallas monofásicas en la línea de transmisión Talta-Tambomayo, es por esta razón que ambos relés tendrán similares curvas y los mismos tiempos de operación.

5.3 Cálculo de Transitorios Electromagnéticos

Los análisis de transitorios electromagnéticos realizados contemplan los datos de protocolos de fábrica de los equipos, con excepción de los parámetros de las líneas de transmisión los cuales fueron calculados mediante el software ATP.

Las sobretensiones encontradas en las líneas en estudio no son perjudiciales para los equipos seleccionados, por lo que se espera una operación normal de la línea ante las sobretensiones transitorias por maniobras de energización y recierres monofásicos. La sobretensión máxima

encontrada no supera el 1.718 pu y corresponde a la energización de línea con falla monofásica de 5 Ω

de resistencia de falla en extremo alejado.

Bajo ninguna condición, para las maniobras de operación analizadas, se supera la capacidad máxima de disipación de energía de los pararrayos, de ahí que el pararrayos seleccionado es apropiado. La energía disipada en los pararrayos es menor al 5% de su capacidad mínima de disipación de energía garantizada.

En general las TRV para fallas terminales y kilométricas, se encuentran por debajo de la curva envolvente del interruptor para fallas del tipo terminal y fallas del tipo kilométrica. Para la falla kilométrica vista desde la S.E. Talta, ha sido necesario utilizar la curva T10 aprovechando que la falla en la mencionada subestación es menor al 10% de la capacidad del interruptor.

Las sobretensiones o sub-tensiones en barras de 138 kV de subestaciones de Tambomayo y Talta a causa de la energización de los transformadores están dentro del margen de variación del ± 4.5% Vn.

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