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Informe Evento

Sistema Interconectado Nacional

Evento 1021: Desconexión autotransformador 2

subestación Cerromatoso

Julio 9 de 2013 a las 18:29 horas

Gerencia Centro Nacional de Despacho Dirección Aseguramiento de la Operación Documento XM CND Agosto 14 de 2013

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Contenido

Objetivo 1

Evento 1

Antecedentes 1

Descripción 1

Análisis 2

Causa 2

Evaluación del desempeño de los sistemas de protección

2

Informe sobre el cálculo de la Energía No Suministrada -

ENS- 3

Curvas de Potencia 4

Conclusiones 6

Acciones 6

Acciones ejecutadas 6

Acciones por ejecutar 6

Recomendaciones 6

Referencias 8

Información básica 8

Topología 8

Evolución de la potencia activa 9

Evolución de la frecuencia 10

Evolución de la tensión 10

Descripción esquema suplementario de protección Cerromatoso 10

Evento 1021: Desconexión autotransformador 2 subestación Cerromatoso

iv

Análisis de la información de detalle 11

SOE 11

Análisis de restablecimiento 12

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Objetivo

Presentar el análisis del evento ocurrido el 9 de julio de 2013, a las 18:29 horas, en el cual se produjo la desconexión, de las bahías a 500 kV, 110 kV y 34.5 kV, del autotransformador 2 de 150 MVA (500/110/34.5 kV) de la subestación Cerromatoso y demanda no atendida en la subárea Córdoba - Sucre.

Evento

Antecedentes

El 9 de julio de 2013, ISA desarrollaba en la subestación Cerromatoso, las consignaciones nacionales:

C0083409 sobre el transformador Cerromatoso 1 150 MVA 500/110/34.5 kV, la cual tenía fecha de inicio a las 06:00 horas y fecha de fin programado las 16:00 horas. El activo se entregó disponible a las 16:55 horas.

C0083410 sobre la bahía del transformador Cerromatoso 1 150 MVA 500/110/34.5 kV por el nivel de tensión de 500 kV;

C0089280 sobre la bahía del transformador Cerromatoso 1 150 MVA 500/110/34.5 kV por el nivel de tensión de 34.5 kV.

El 9 de julio de 2013, TRANSELCA desarrollaba en la subestación Cerromatoso, la consignación nacional C0083434 sobre la bahía del transformador Cerromatoso 1 150 MVA 500/110/34.5 kV por el nivel de tensión de 110 kV, la cual tenía fecha de inicio a las 06:00 horas y fecha de fin programado las 15:30 horas. El activo se entregó disponible a las 15:53 horas.

La Demanda No Atendida programada por los trabajos asociados a las anteriores consignaciones nacionales en la subárea Córdoba – Sucre, fue de 131.31 MWh, desde las 08:13 horas hasta las 18:27 horas del 9 de julio de 2013.

Previo al evento, los autotransformador 1 y 2 de la subestación Cerromatoso presentaban una carga de 75 MW equivalente a una cargabilidad del 53 %.

Descripción

El 9 de julio de 2013, a las 18:29 horas, se presentó la desconexión de las bahías a 500 kV, 110 kV y 34.5 kV del autotransformador 2 de 150 MVA (500/110/34.5 kV) de la subestación Cerromatoso. Adicionalmente, se presentó actuación de la etapa 1 del esquema suplementario de protección (ESP) implementado para evitar la desconexión del autotransformador 1 de la subestación Cerromatoso.

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Análisis

La desconexión de las bahías 500 kV, 110 kV y 34.5 kV del autotransformador 2 de 150 MVA (500/110/34.5 kV) de la subestación Cerromatoso fue causado por la activación del relé de flujo del cambiador de tomas en la Fase C.

Con la desconexión del autotransformador 2, la cargabilidad del autotransformador 1 alcanzó un valor de aproximadamente 110 %. A los 9 minutos de iniciado el evento, la cargabilidad se incrementó hasta un valor de 126 % por lo que se presentó, la actuación de la etapa 1 del ESP.

El esquema suplementario actuó según su diseño; emitiendo disparo a los reactores terciarios de la subestación Cerromatoso (desconectados al momento del evento) y disparo directo transferido al horno 2 de la mina Cerro Matoso, el cual tenía una carga de 10 MW.

Con la actuación del ESP se disminuyó la cargabilidad del autotransformador 1 de Cerromatoso hasta un valor cercano al 116 %. Ante esta condición, el CND solicitó a ELECTRICARIBE y a EPM racionar demanda de la subárea Córdoba – Sucre, con el fin de prevenir un colapso total del área ante la sobrecarga del autotransformador que queda en servicio.

Una vez la cargabilidad del autotransformador 1 de Cerromatoso disminuyó, el CND solicitó a ELECTRICARIBE y a EPM normalizar la carga desatendida de la subárea Córdoba – Sucre, la cual fue totalmente normaliza a las 23:41 horas.

Causa

La desconexión del autotransformador 2 de la subestación Cerromatoso, según el informe del evento, suministrado por ISA: En inspección interna del ruptor se encontraron fragmentos de caucho de empaquetadura en el fondo del OLTC (On-Load Tap-Changer – cambiador de tomas bajo carga), que pudieron haber causado obstrucción parcial de la tubería del sistema de filtrado en línea del OLTC, generando una sobrepresión temporal del sistema, que al liberarse genero una turbulencia de aceite al interior del OLTC con la consecuente actuación del relé de flujo.

Tabla 1. Causa del evento según lo establecido en el Acuerdo CNO 534.

Elemento Categoría Causa Causa Detallada

CERROMATOSO 2 150 MVA 500/110/34.5 KV

Equipos, Accesorios e Instalaciones de Potencia

Otros - Equipos, Accesorios e Instalaciones de Potencia

Evaluación del desempeño de los sistemas de

protección

Según el informe suministrado por ISA del evento, no se presentó falla en el sistema eléctrico de potencia. El disparo de las bahías por 500 kV, 110 kV y 34.5 kV del autotransformador 2 de Cerromatoso fue causado por la activación del relé de flujo del cambiador de tomas en la Fase C.

La etapa 1 del Esquema Suplementario de Protección implementado en la subestación

Cerromatoso, operó correctamente, como se tiene previsto para este tipo de contingencias.

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Informe sobre el cálculo de la Energía No

Suministrada -ENS-

En la Tabla 2 se presenta el cuadro resumen del cálculo de la ENS, según la metodología establecida en la Resolución CREG 94 de 2012.

Tabla 2. Resumen cálculos Resolución CREG 94 de 2012. Mercado comercialización ELECTRICARIBE.

MC_ELECTRICARIBE (MWh)

P18 P19 P20

Demanda Entregada (DE) 1620.1 1642.4 1777.3

Pronóstico de demanda 1646.8 1747.3 1843.8

Pronóstico Nuevo de Demanda

1719.0 1813.9

ENS para cada periodo horario

76.6 36.6

PENS para cada periodo horario

4.5% 2.0%

ENSM - Máximo

76.6

En la Figura 1 presenta la curva de Demanda Entregada (DE) y de Pronóstico Oficial (PR), durante los 24 periodos del día de ocurrencia del evento, indicando el pronóstico nuevo (PRN).

Figura 1. Curva de la demanda. Mercado comercialización ELECTRICARIBE.

Se realizó los cálculos para el mercado de comercialización EPM, el PENS obtenido para este mercado fue inferior al 2%.

Se realizó los cálculos para el mercado de comercialización SIN, el PENS obtenido para este es inferior al 2%.

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La demanda de energía de la mina Cerromatoso se vio afectada, la mina es considerada como carga conectada al STN.

Magnitud estimada de la ENS presentada: 76.6 MWh.

Curvas de Potencia

Se presentan las curvas de potencia activa para el Mercado de Comercialización de ELECTRICARIBE, del periodo horario del Evento (ver Figura 2), de los 12 periodos anteriores (ver Figura 3) y de los 12 siguientes a la ocurrencia del mismo (ver Figura 4).

Figura 2. Curva Potencia Activa. Periodo del evento.

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Figura 3. Curva Potencia Activa. 12 Periodos anteriores al evento.

Figura 4. Curva Potencia Activa. 12 Periodos siguientes al evento.

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Conclusiones

El evento ocasionó una Demanda No Atendida DNA de 205.6 MWh.

En el período 19 para el mercado de comercialización de ELECTRICARIBE, del día 9 de julio de 2013, se presentó una ENS de 76.6 MWh y el PENS para este período fue de 4.5 %.

El evento no ocasionó excursión de la frecuencia del SIN por fuera de los rangos normales de operación.

El evento no produjo variación de tensión por fuera de los rangos normales de operación.

Acciones

Acciones ejecutadas

Luego del evento, ISA realizó sobre el autotransformador 2 de la subestación Cerromatoso, la inspección interna del ruptor encontrando normal los componentes del ruptor, y algunos fragmentos de caucho de empaquetadura en el fondo del OLTC, que ocasionó posible obstrucción en la tubería del filtrado en línea y la consecuente actuación del relé de flujo.

Acciones por ejecutar

No Aplica.

Recomendaciones

No Aplica.

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Anexo A: Información Técnica

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Anexo A: Información técnica evento 1021

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Referencias

Informe del evento, SOE y registros oscilográficos suministrado por ISA.

Informe del evento y SOE suministrado por ELECTRICARIBE.

Información eléctrica y operativa del CND.

Informe cálculo de la ENS.

Documento GT-GO715 “ESQUEMA SUPLEMENTARIO DE PROTECCIÓN ANTE SOBRECARGA TRANSFORMADORES DE CERROMATOSO 500/110 kV”

Información básica

Topología

En la Figura 5 se visualiza la topología de la subestación Cerromatoso y los interruptores operados durante el evento.

Figura 5. Topología de la subestación Cerromatoso e interruptores abiertos durante el evento.

Interruptores abiertos durante el evento

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Evolución de la potencia activa

A continuación, se presenta el comportamiento de la potencia activa por los elementos de la subestación Cerromatoso durante el evento, con datos del SCADA tomados cada 5 segundos.

Figura 6. Potencia activa subestación Cerromatoso 110 kV.

En la Figura 6, se observa que a las 18:29 horas del 9 de julio de 2013 se produjo la interrupción del flujo de potencia activa por el autotransformador 2 150 MVA (500/110/34.5 kV) de la subestación Cerromatoso correspondiente a 75 MW, debido a esta situación se presenta el incremento del flujo de potencia activa por el autotransformador 1 150 MVA (500/110/34.5 kV) de la subestación Cerromatoso alcanzando un valor de 143 MW.

Transcurridos 9 minutos de ocurrido el evento, se presenta la actuación del ESP que desconecta el horno 2 de la mina Cerro Matoso, con una carga de aproximadamente 10 MW, demanda industrial conectada a través de los circuitos Cerromatoso – Ure 1 y 2 a 110 kV.

Ante la condición de sobrecarga del autotransformador 1 de la subestación Cerromatoso, el CND solicitó a ELECTRICARIBE y a EPM racionar demanda de la subárea Córdoba – Sucre, lo que se observa en la disminución de la potencia activa por las líneas de transmisión, a 110 kV, Cerromatoso – Planeta Rica, Cerromatoso – Caucasia y el transformador 1 30 MVA 110/34.5 kV de la subestación Cerromatoso.

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A las 23:06 horas se presentó una disminución en la demanda de la mina Cerro Matoso, ante lo cual el CND solicitó a ELECTRICARIBE y a EPM normalizar la carga desatendida de la subárea Córdoba – Sucre, la cual fue totalmente normalizada a las 23:41 horas.

A las 05:42 horas del 10 de julio de 2013, ISA declara disponible el autotransformador 2 150 MVA (500/110/34.5 kV) de la subestación Cerromatoso y el cual fue normalizado a las 06:39 horas.

Evolución de la frecuencia

El evento no ocasionó excursión de la frecuencia del SIN por fuera de los rangos normales de operación.

Evolución de la tensión

Durante el evento el perfil de tensión, en las subestaciones, a 110 kV, de la subárea Córdoba – Sucre, se mantuvo dentro de los rangos normales de operación.

Descripción esquema suplementario de protección Cerromatoso

Del Documento GT-GO715 “ESQUEMA SUPLEMENTARIO DE PROTECCIÓN ANTE SOBRECARGA TRANSFORMADORES DE CERROMATOSO 500/110 kV” se extrae la siguiente información para describir el funcionamiento del esquema.

Este esquema pretende mantener en servicio el otro transformador 500/110 kV de la subestación Cerromatoso en caso de una contingencia N-1 de transformación, evitando el colapso del área.

En este sentido, el objetivo principal del esquema es permitir conservar parte de la carga atendida por la barra de 110 kV. Este esquema prestará su servicio hasta la entrada en operación del refuerzo de la capacidad de Transformación en la subestación Cerromatoso, de acuerdo al plan de referencia Generación – Transmisión 2010-2024.

La secuencia de operación del esquema es la siguiente:

Cuando uno de los transformadores de Cerromatoso 500/110 kV presente una cargabilidad superior al 115 %, el esquema opera de la siguiente forma:

Primera etapa 125 % en adelante:

Se envía pulso para disparo a los reactores terciario de ISA,

Se envía pulso para disparo a uno de los hornos de la mina de Cerro Matoso deslastrando una carga de 70 MW.

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Figura 7. Etapa 1. Esquema de deslastre de carga transformadores de Cerromatoso 500/110 kV. Tomado de: Documento GT-GO715.

Análisis de la información de detalle

SOE

Del SOE de la subestación Cerromatoso suministrado por ISA, presentado en la Tabla 3 se evidencia:

1. El disparo del relé de flujo (ANSI 80) de la fase C del autotransformador 2 por el nivel de tensión de 500 kV.

2. La apertura del interruptor 3A430 asociado a la bahía del autotransformador 2 por el nivel de tensión de 34.5 kV.

3. La apertura de los interruptores 5M030 y 5A230 asociados a la bahía del autotransformador 2 por el nivel de tensión de 500 kV.

4. La apertura del interruptor 7030 asociado a la bahía del autotransformador 2 por el nivel de tensión de 110 kV.

5. A los 9 minutos con 21 segundos de ocurrido el disparo del relé de flujo, aparece la señal de operación de la etapa 1 del Esquema Suplementario de Protección.

Tabla 3. SOE subestación Cerromatoso ISA.

Hora Tiempo Subestación Tensión Elemento Descripción Acción

18:29:14.655 00:00:00.000 CERROI 500 ATraf2 80 DISP FLUJO CAMBIADOR U3 Enganc

18:29:14.659 00:00:00.004 CERROI 500 ATraf2 86 RELE DE DISPARO Y BLOQUEO Enganc

18:29:14.664 00:00:00.009 CERROI 500 CHN2ATr2 5M030 INTERRUPTOR FASE B Abrio

18:29:14.665 00:00:00.010 CERROI 500 CHN2ATr2 5M030 INTERRUPTOR FASE A Abrio

18:29:14.665 00:00:00.010 CERROI 500 CHN2ATr2 5M03 0INTERRUPTOR FASE C Abrio

18:29:14.679 00:00:00.024 CERROI 34.5 ReaATr02 3A430 86 RELE DISPARO BLOQUEO Enganc

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Hora Tiempo Subestación Tensión Elemento Descripción Acción

18:29:14.700 00:00:00.045 CERROI 34.5 ReaATr02 3A430 CB open

18:29:14.704 00:00:00.049 CERROI 500 PRIMAV1 RDF ARRANQUE Enganc

18:29:14.718 00:00:00.063 CERROI 500 CHN2ATr2 5M030 CB open

18:29:14.725 00:00:00.070 CERROI 500 ATr2Bar2 5A230 CB 2 open

18:29:14.768 00:00:00.113 CERROI 115 ATraf02 7030 CB open

18:38:36.355 00:09:21.700 CERROI 500 ESDC OPERACION DESLASTRE E1 Enganc

18:38:36.369 00:09:21.714 CERROI 34.5 React01 3R370 86 RELE DISPARO BLOQUEO Enganc

18:38:36.369 00:09:21.714 CERROI 34.5 React02 3R420 86 RELE DISPARO BLOQUEO Enganc

Análisis de restablecimiento

En el aplicativo HEROPE, quedó registrado el evento y el restablecimiento del elemento desconectado, como se indica en la Tabla 4.

Tabla 4. Secuencia evento HEROPE.

Subestación Activo Fecha

ocurrencia Tipo

movimiento Causa Causa real

Tipo ocurrencia

CERRO MATOSO

BT CERROMATOSO 2 150 MVA 500 kV

09/07/2013 18:29

Apertura Evento no

programado Otro Sistema

Falla en el elemento, activo

o equipo protegido

Evento

CERRO MATOSO

CERROMATOSO CAMPO M030 500 KV

09/07/2013 18:29

Apertura Evento no

programado Otro Sistema


o equipo protegido

Evento

CERRO MATOSO


09/07/2013 18:29

Apertura Forzado externo


o equipo protegido

Evento

CERRO MATOSO

CERROMATOSO 2 150 MVA

500/110/34.5 KV

09/07/2013 18:29

Cambio disponibilidad

0 Forzado No establecida

Cambio operatividad

CERRO MATOSO

CERROMATOSO CAMPO 5L240 500

KV

09/07/2013 19:55

Cierre Instrucción

CND

Mantenimiento Elemento Adicional

Maniobra

CERRO MATOSO


09/07/2013 22:39

Cierre Instrucción

CND Solicitud CND Maniobra

CERRO MATOSO


09/07/2013 22:39

Cierre Instrucción

CND Solicitud CND Maniobra

CERRO MATOSO

CERROMATOSO 2 150 MVA

500/110/34.5 KV

10/07/2013 05:42

Cambio disponibilidad

100

Aumento disponibilidad

Otros - sin clasificación

Cambio operatividad

CERRO MATOSO


10/07/2013 05:46

Apertura Instrucción

CND Solicitud CND

Maniobra

CERRO MATOSO


10/07/2013 05:46

Apertura Instrucción Solicitud CND Maniobra

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Subestación Activo Fecha

ocurrencia Tipo

movimiento Causa Causa real

Tipo ocurrencia

CND

CERRO MATOSO


10/07/2013 06:16

Cierre Instrucción

CND Solicitud CND

Maniobra

CERRO MATOSO


10/07/2013 06:39

Cierre Instrucción

CND Solicitud CND

Maniobra

CERRO MATOSO


10/07/2013 06:41

Cierre Instrucción

CND Solicitud CND

Maniobra

En las maniobras operativas de normalización de los activos desconectados durante el evento se evidencia una secuencia adecuada y una correcta aplicación del protocolo de comunicaciones por parte de los operadores del CND y los operadores de ISA, ELECTRICARIBE, TRANSELCA, EPM y de la Mina Cerro Matoso.

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