riesgo potencial por prueba de líneas de alta tensión en...

59Revista CIER • Año XV, Nº51, Julio 2007 - Marzo 2008

Minimización de Riesgos durante Reconexión de Líneas

Riesgo Potencial por

Prueba de Líneas de Alta Tensión

en Zonas Urbanas y Vías Públicas.

Verificación de Probable Zona de Falla

Trabajo destacado en el área de Operación, entre los presentados en el III Congreso CIER de la Energía - CONCIER 2007,

realizado en Medellín, Colombia, del 27 al 30 de noviembre de 2007.

Héctor Antonini / TRANSENER S.A. - Argentina

[email protected]

Índice

· Objetivos

· Criterios de reconexión

· Cuadro de sanciones

· Localizadores de Fallas

· Base de Datos de líneas y Fallas

· Aplicabilidad del método

del error humano, la reducción de los tiempos de las maniobras y la corrección de la información transmitida.

Ante salidas de servicio forzadas, este Reglamento indica que “todas las líneas que salgan de servicio como consecuencia de una perturbación, deben ser reconectadas a la red lo antes posible, debiéndose intentar su reconexión si la falla hubiese sido monofásica, bifásica o bifásica a tierra y cuando la pertur-bación ocasionada y las condiciones meteorológicas u otras así lo permitan.

Para los casos de falla trifásica se fija el criterio empresario que se podrá optar por reconectar la línea o solicitar su revisión por parte del personal de mantenimiento que corresponda”.

Siendo el criterio empresario adoptado oportunamente el siguiente:

“Todas las líneas de 500kV que salgan de servicio como consecuencia de una perturbación deberán ser reconectadas a la red lo antes posible, debiéndose intentar su recierre manual, cualquiera hubiese sido el tipo de falla”.

En el caso de una nueva desconexión quedará a criterio del Jefe de Turno la eventual segunda reconexión, con la demora que juzgue conveniente para que desaparezcan las presuntas causas de la falla.

En general, no se debe repetir la prueba para líneas que hu-biesen desenganchado con señalización de falla bi o trifásica.

La indisponibilidad de líneas se sanciona con las siguientes penalizaciones acumulativas según las siguientes pautas:

Cada salida de servicio no programada o no autorizada, se a. sancionará con un monto igual a UNA (1) hora de indispo-nibilidad, computada al valor horario correspondiente a las primeras CINCO (5) horas.

Objetivos

Descripción del procedimiento a adoptar para minimizar el riesgo potencial, sobre personas y bienes de terceros cuando se realiza la reconexión de líneas que salen de servicio como con-secuencia de una perturbación.

Criterios de reconexión

En particular, nos referiremos al ámbito del Centro de Control Operativo de Transener (COT).

Los criterios generales de los procedimientos técnicos del Reglamento de Operación del Sistema Interconectado son el conjunto de reglas, instrucciones y/o disposiciones comunes a todas las normas operativas de los diversos Centros de Opera-ciones del Sistema Interconectado, que tienden a asegurar la confiabilidad de la operación, la minimización de la posibilidad

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Riesgo en Portafolios de Electricidad

Las primeras b. CINCO (5) horas de indisponibilidad; este ítem no se aplicará si la indisponibilidad es menor de diez (10) minutos.

Las siguientes horas de indisponibilidadc.

La sanción a aplicar en caso de indisponibilidad forzada de líneas, es proporcional a la remuneración que se percibe en concepto de capacidad de transporte. Los coeficientes apli-cables para el cálculo del valor horario de estas sanciones, son los que se definen a continuación.

Cuadro de sanciones

Los coeficientes para el cálculo del valor horario de las san-ciones aplicables en los casos de INDISPONIBILIDAD FORZADA DE LÍNEAS, expresados en número de veces la remuneración horaria por cada CIEN KILÓMETROS (100Km) en concepto de capacidad

de transporte, son los siguientes:

para las primerasa. CINCO (5) horas:

Categoría A 200 veces

Categoría B 60 veces

Categoría C 20 veces

a partir de lab. SEXTA hora:

Categoría A 20 veces

Categoría B 6 veces

Categoría C 2 veces

Este régimen de penalizaciones se modificó contemplando menores sanciones en caso de atentados en líneas de alta tensión, tornados sobre líneas y subestaciones y roturas de conductores por tormentas de nieve, siendo la sanción casi nula si la reposición de la línea se efectúa hasta en el 75 % del tiempo adoptado como estándar para este tipo de trabajos, siguiendo luego una curva exponencial hasta igualar a la penalización anterior en el 100% del tiempo estándar.

Este régimen de penalización obliga a intentar la reconexión en un tiempo inferior a los 10 minutos de manera de evitar penalizaciones en caso que la reconexión sea exitosa, con el riesgo potencial de reconexión en líneas a tierra en zonas que puedan afectar la Seguridad Pública.

De lo expresado surge un tema considerado de suma impor-tancia, “La afectación a la Seguridad Pública”, no tenido en cuenta en el Reglamento de Operación y que ha puesto en reconsideración los criterios empresarios de reconexión de líneas en falla.

Dada la importancia del tema, se ha considerado fundamental el seguimiento de los siguientes puntos:

Obtener un dictamen penal, sobre las consecuencias resultan-1. tes en caso de producirse un accidente en las instalaciones de la Compañía, con motivo de la prueba de una línea de Alta Tensión.

Consultar al Organismo Regulador sobre la posibilidad de 2. exceptuar de penalización cada lugar con potencial Riesgo sobre la Seguridad Pública por el tiempo que se considere necesario, con el fin de poder verificar con los equipos y sis-

temas disponibles, el lugar donde se ha producido la falla, previo a su reconexión.

Investigar sobre el estado del arte en localizadores de fallas y 3. analizar la posibilidad de obtener en tiempo real en el Centro de Control sus mediciones con objeto de obtener rápidamente la ubicación geográfica del lugar donde ha ocurrido la falla y disponer de la información sobre riesgos potenciales en la probable zona de falla.

Red del Sistema Argentino Interconectado en Alta Tensión

TRANSENER es concesionaria de la operación y mantenimiento de la red nacional de transporte de energía eléctrica en extra alta tensión, integrada por casi 8.800 kilómetros de líneas de transmisión, a los que deben adicionarse los aproximadamente 5.500 kilómetros de líneas que componen la red de su controla-da, Empresa de Transporte de Energía Eléctrica por Distribución Troncal de la Provincia de Buenos Aires Sociedad Anónima, Transba S.A.

La red de 500kV esta compuesta por las redes, Norte y Sur como se observa en Figura 1.

Localizadores de Fallas

Se analizaron distintas alternativas sobre el método de de-terminación de distancias de fallas.

El funcionamiento de los localizadores de fallas responde, en su generalidad, a dos principios diferentes:

1. Medición de reactancia (entre el nodo de medición y el lugar del cortocircuito)

La incertidumbre típica de estos equipos es del orden del 3% de la longitud de la línea y el error de medición de los transforma-dores de corriente y tensión está en el orden del 2%. Haciendo la propagación de errores se llega a un error probable cercano al 6%. Si la falla ocurre a 100Km significaría una incertidumbre de aproxi-madamente 12Km.

Los localizadores de falla de la Red Norte de Transener, como equipos inte-grados a la protección numérica, responden al principio de medi-ción de reactancia, además de brindar indicación propia en display, a través de una conversión digi-tal/binaria-analógica entregan sus datos a las Unidades Termina-les Remotas (RTU) del Sistema de Telecontrol y su información es



recibida en tiempo real en las consolas de operación del Centro de Control.

Los errores de este tipo de localizadores pueden deberse a las siguientes causas:

Incertidumbres admisibles del equipamiento.a.

Defectos del Hardware.b.

Defectos de ajuste.c.

Particularidades de los transformadores de medición aso-d. ciados.

Particularidades del firmware (algoritmos y procesos de e. medición).

Tipo de falla.f.

Tiempo de medición insuficiente.g.

2. Evaluación de ondas viajeras (generadas por el cor-tocircuito)

Es independiente del error de los equipos de medición y de impedancias de fallas, siendo el error indicado por los fabricantes del orden de 500 metros.

Los localizadores de falla de la Red Sur de Transener responden a este tipo.

A este sistema de medición se le ha de-sarrollado una mejora importante, ya que el sistema ofrecido por los fabricantes obligaba a la obtención de la información en forma remota y a la utilización de aplicaciones especiales para la determinación de la distancia de falla, lo que requería la participación de especialistas para encontrar la distancia de falla, y como resulta evidente, por más preciso que sea el método, es imprescindible contar con esta información en tiempo real.

La mejora consiste en la vinculación de estos equipos al sistema de operación en tiempo real. En cada Subestación, el localizador de onda viajera transfiere los datos mínimos necesarios para la determinación de la distancia de falla al sistema de operación en tiempo real a través de la RTU utilizada para el telecontrol de la Subestación.

Esta comunicación se realiza bajo protocolo DNP3.0 y el registro del evento es leído como objetos “entradas analógicas de 16 bits”.

Cada RTU reporta 5 mediciones por línea al Centro de Control. Éste conjunto de mediciones conforma el “registro” del evento y se incorporan a la aplicación de almacenamiento de datos his-tóricos; para este sistema se seleccionó la información mínima necesaria para determinar la distancia de falla, codificando esta información en grupos de bits dentro de las cinco magnitudes analógicas por líneas como se indica en la Figura 2.

Mediante aplicaciones especialmente desarrolladas, se de-codifica esta información y se generan automáticamente los archivos de configuración que son utilizados por la aplicación de cálculo.

El operador del Centro de Control, con acciones mínimas accede a esta información para calcular la distancia a la falla.

Como puede calcularse la distancia de falla utilizando la infor-mación de equipos en estaciones que no sean necesariamente las adyacentes a la falla, la aplicación permite al operador seleccionar la búsqueda de detección en las subestaciones del sistema que crea conveniente. Generalmente esto ocurre en caso de falla de algún equipo o pérdida de comunicación con alguna remota.

La ventaja de este método de detección reside en que los operadores del Centro de Control, a partir de un esquema unifilar general simplificado, están en condiciones de detectar en minutos la distancia de falla desde ambos extremos de la línea afectada sin necesidad de convocar a especialistas para su determinación.

De lo expuesto sobre los métodos de medición de la distancia de falla, se concluye que el sistema de detección por onda via-jera es el que más se adapta para la obtención de una medición más precisa, y resulta evidente que para obtener revisión de la normativa se debe contar con una determinación de la distancia de falla con mínimo error.

Figura 3. Base de Datos SQL / Access Analizador Fallas

16 bits

F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

r0 Días Horas Segs.

r1 Minutos Segundos GPS hi

r2 GPS lo

r3 S X X rise time A data

r4 B data C data

Figura 2. Localizador de fallas.

Formato para la transferencia de datos entre la UTR y el Localizador



caso de perderse vinculación con la red se accede a la base de datos local del operador.

La Figura 4 muestra la estructura de la base de datos, su ubicación y sincronización. Las áreas de la compañía de Líneas, Tierras, Protecciones y Seguridad Pública son las responsables de mantener la base de datos actualizadas.

Los usuarios principales de estas bases de datos son los Operadores del Centro de Control, quienes tienen los derechos de guardar la información de las fallas para uso en GIS (Sistema de Información Geográfica). Diseñado para capturar, almacenar, manipular, analizar y desplegar en todas sus formas la información geográficamente referenciada con el fin de resolver problemas complejos de planificación y gestión.

Tabla Analizador de error, en la que se le asigna un error en porciento a cada medición de distancia de falla, dependiente del equipamiento o método de medición (Figura 5).

LAT:• Identificación de la línea de alta tensión

Extremo1: • Subestación 1

Error1:• Error asignado a la medición del localizador para el extremo 1

Extremo2:• Subestación 2

Error2: • Error asignado a la medición del localizador para el extremo 2

Tabla LatProgresivas, con la siguiente información de cada Línea (Figura 6)

Región:• Región a la que pertenece

Torre:• Identificación/Nro de la Torre

LAT:• Nombre de la Línea

Transener tiene como objetivo la implementación de esta metodología en toda la red bajo su Supervisión.

Base de Datos de líneas y Fallas

Con los datos de todas las Estructuras de las líneas, sus coor-denadas (Latitud y Longitud), el error porcentual estimado de la medición de distancia de falla y de las observaciones de cada tramo entre torres se confeccionó una base de datos centralizada.

La estructura de base de datos adoptada consta de:

Base de datos SQL en un servidor ubicado en la Sede Central de la Compañía, la que es actualizada por las áreas de Líneas, Tierras y Seguridad Pública.

Una imagen de esta base de datos en Access sincronizada con la base de datos SQL en un servidor ubicado en el emplazamiento del Centro de Control.

Una imagen también sincronizada en las Computadoras de los Operadores del Centro de Control (Figura 3).

La prioridad de acceso a esta base de datos es configurable, siendo el orden de acceso para el operador del Centro de Control el servidor de la red del emplazamiento Centro de Control, en

Figura 4 Figura 5

Figura 6



Progr1:• Progresiva desde extremo 1

Progr2: • Progresiva desde extremo 2

X e Y: • Coordenadas geográficas

Obs: • Observaciones en vanos adyacentes a las Torres

Tabla SPTipoObs, con información tipo de afectación a la Seguridad Públicas.

TipoObs:• Tipificación de Observaciones sobre Seguridad Pública

Descripción:• Descripción del tipo de Observación (Figura 7).

Tabla SPInfo, Con información de afectación a la Seguridad Pública por torres adyacentes a los lugares de riesgo (Figura 8).

LAT:• Nombre de la Línea

Torre:• Identificación/Nro de la Torre

TipoObs:• Tipificación de Observaciones sobre Seguridad Pública

Obs:• Descripción de la observación de afectación a la Segu-ridad Pública

Tabla LatFallas, Con información histórica de las fallas detec-tadas para visualización en GIS. En el ejemplo se observa que la falla resaltada en amarillo no fue seleccionada para visualización en GIS, mientras que la resaltada en verde si lo fue (Figura 9).

Registro: • Fecha y Hora de la falla

Figura 11

Figura 12

Figura 13

Figura 7

Figura 8

Figura 9

Figura 10



Figura 14

Figura 15

Figura 16

LAT: • Nombre de la Línea

Torre: • Identificación/Nro de la Torre del probable tramo en falla

Extremo: • Subestación desde donde se midió la distancia de falla

Sistema:• Sistema que detectó la distancia de falla (en caso de haber más de un sistema de medición)

Distancia:• Distancia medida por el sistema

X e Y: • Coordenadas geográficas

Error:• Error asignado al equipo de medición

Enviada:• Indicador de las bases de datos Access que significa si fue enviado a la base de datos SQL para visualización en GIS (Opción del Operador)

Un ejemplo de la importancia de la verificación de la probable zona en falla es lo ocurrido el 15 de Agosto del 2002 en una línea de 500kV entre las Subestaciones Abasto y Olavarría.

Las Alarmas en el Centro de Control indicaban que había ocurrido una falla que se originó monofásica haciendo recierre fallido; al cerrarse los interruptores se detecta que la falla era evolutiva detectándose excitación en las tres fases quedando la línea fuera de servicio. En la Figura 10 se observan las alarmas recibidas en el Centro de Control para la Subestación Abasto.

Con la información recibida en el Centro de Control de los localizadores de Onda Viajera se procedió a determinar la distancia de la falla para informar a las áreas de Líneas.

Cálculo de la distancia de falla desde la Subestación ABASTO mediante el método implementado en TRANSENER por Onda viajera.

En este caso, en la Subestación Abasto no se instalaron loca-lizadores, ya que la distancia puede calcularse entre otras Subes-taciones sobre líneas ficticias equivalentes (suma de líneas).

La búsqueda se realizó sobre tres puntos de la red (Subesta-ciones Bahía Blanca, Olavarría y Ezeiza)

La Figura 11 muestra los 3 equipos seleccionados para bús-queda de información y resaltada la línea en falla.

La Figura 12 muestra la detección de la falla en dos subesta-ciones que no son extremo de la línea en falla.

La Figura 13 muestra cómo el programa, en base a los puntos donde se detectó la onda viajera, calcula la línea equivalente para el cálculo de la distancia de falla desde los extremos de la misma; en este caso utiliza una “línea” entre las estaciones Bahía Blanca y Ezeiza, que no son extremos de la línea en falla.

Y la Figura 14 muestra los resultados del cálculo, donde las distancias de la falla están dadas desde los extremos de la línea equivalente.

Distancia de falla desde EZEIZA =• 216.4Kms

Longitud Línea Ezeiza-Abasto =• 58Kms

Falla desde Abasto = 216.4 – 58 =• 158.4Kms

Distancia de falla desde B. BLANCA =• 396.4Kms

Longitud Línea B.Blanca-Olavarría =• 254Kms

Falla desde Olavarría = 396.4 – 254 =• 142.4Kms

En esta oportunidad se pasó la información la distancia de falla a las áreas de líneas de la Región y debido a que se habían registrado otras salidas de líneas momentos antes y con el mismo tipo de falla con líneas colapsadas no se intentó la reconexión.

Al recorrer la zona donde se había detectado la falla se encontró la estructura colapsada en el piquete N°287, por atentado.

La Figura 15 muestra los conductores sobre la ruta Provincial 91 e imposibilitado el tránsito por la misma.

Afortunadamente no hubo accidente en el momento de la falla y alguien se encargó de señalizar la obstrucción de la ruta. En la Figura 16 se observa la marca dejada por un vehículo cuyo conductor se vio obligado a frenar bruscamente para evitar el accidente.



¿Qué hubiese ocurrido si algún vehículo hubiera tenido un accidente con los cables (tres fases a 4 conductores por fase más cable de guardia) y hubiese recibido el intento de reconexión de 500kV?

Este evento y otros más de similares características afortunada-mente no produjeron accidentes de gravedad, pero incidieron en que se comience a considerar a la Seguridad Pública como tema de importancia en la reconexión de líneas de alta tensión.

A partir de la disposición empresaria de contemplar la Segu-ridad Pública como factor determinante para la reconexión de líneas en falla se desarrolló una aplicación basada en la utilización de las bases de datos ya descriptas.

La Figura 17 muestra la interfase que se desarrolló para la búsqueda del tramo en falla y su implicancia sobre la seguridad pública.

A modo de ejemplo se utilizará la información de la falla del 15 de Agosto del 2002 descripta anteriormente.

Seleccionando la línea en falla (5ABOL1), la fecha y hora de la falla, se procede a buscar el Lugar de Falla.

En la Figura 18 se observa que para una distancia de falla desde la Subestación Abasto de 158.5Km, considerando los errores asignados a los localizadores de fallas, se obtiene que el probable tramo en falla está comprendido entre las torres 280

y 287 y hay una observación de seguridad pública que indica NO RECONECTAR SIN VERIFICAR ya que la línea cruza la Ruta Provincial 61.

Esta información libera a los operadores de asumir la respon-sabilidad del intento de reconexión en zonas de riesgo.

La aplicación además permite almacenar la falla en una parte de la base de datos para que pueda ser utilizada por el programa GIS (Figura 19).

La aplicación posibilita la visualización del probable tramo en falla en Google Earth y dependiendo de la nitidez de la ima-gen puede verse lo descrito como observaciones en la base de datos.

En la Figura 20 se observa el tramo de línea donde está ubicada la falla, y la ruta indicada en las observaciones.

La Figura 21 muestra en detalle torre 287 y la ruta Provincial 61.

Otra función del programa es visualizar la traza de la línea, con la opción de ver las estructuras con íconos de torres o pun-

Figura 17

Figura 18

Figura 19

Figura 20

Figura 21



Figura 22

Figura 23

Figura 24

Figura 25

tos. Las Figuras 22 y 23 muestran con distintos acercamientos la traza de la línea.

Aplicabilidad del método

El Sistema que se desarrolló es aplicable a diferentes empresas. A modo de ejemplo, tomando las coordenadas y las observaciones de puntos donde puede verse afectada la Seguridad Pública mediante la utilización de Google Earth, se incorporó temporalmente a la base de datos un tramo de la línea de transmisión a 500KV entre las subestaciones San Carlos y Sabanalarga, Departamento del Atlántico-Colombia a la que se la denominó en este trabajo como 5SCSA1.

Mediante la utilización del programa y suponiendo una falla a 2Km de Sabanalarga se observa que entre las estructuras 6 y 7 desde la Subestación Sabanalarga la línea cruza la ruta que une las poblaciones de Sabanalarga y Cascajal y es un lugar con riesgo potencial de afectación a la Seguridad Pública en caso de colapso de la línea. Figuras 24 y 25.

Las conclusiones que se obtuvieron al estudiar el tema relatado son las siguientes:

Se debe consolidar el compromiso con la cultura de la Se-•

guridad Pública en función de la Visión, Misión y Valores Corporativos.

Es imprescindible evitar riesgos de Responsabilidad Civil y Penal •

para la Compañía ante potenciales accidentes que puedan afectar la Seguridad pública.

Se debe gestionar la consideración dentro del régimen de •

penalizaciones de salidas forzadas de líneas de Alta Tensión en zonas con riesgo de Seguridad Pública.

Es necesario contar con métodos precisos de determinación •

de distancias de falla.

Se debe cuidar la Imagen Pública de la Compañía.•

Necesidad de brindar herramientas para toma de decisiones •

al personal de Operaciones del Centro de Control.

Las recomendaciones que surgen, a partir del análisis de este tema y de las experiencias vividas por los que tenemos una larga trayectoria en la operación de sistemas eléctricos son:

Brindar a los Operadores de los Centros de Control las he-•

rramientas de uso amigable que le permitan una operación segura, con mínimos riesgos.

Recordar que hubo y habrá accidentes y el personal que esté •

involucrado en los mismos, sobre todo si hubo pérdida de vida necesitará el apoyo y la atención profesional que lo ayude a sobrellevar las situaciones vividas.

Cuidar la imagen pública de las Empresas que son fácilmente •

juzgadas en caso de inconvenientes, y resulta muy difícil revertir lo instaurado en la opinión pública.

riesgo potencial por prueba de líneas de alta tensión en...

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