Informe Eventos Sistema Interconectado Nacional

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Informe Eventos Sistema

Interconectado Nacional Junio 07 de 2011 a las 08:45 horas

Gerencia Centro Nacional de Despacho Dirección Aseguramiento de la Operación

Documento XM CND 2011 131 Julio 29, 2011

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Informe Ejecutivo Evento 0292 Desconexión del SIN de la subestación Villavicencio a

115 kV

EVENTO

El 07 de junio de 2011 a las 08:45 horas se materializó una falla monofásica a tierra, sobre la fase A del circuito Villavicencio – Victoria, a 8.4 km desde la subestación Villavicencio a 115 kV.

Aunque esta falla fue detectada por los relés de protección propios del circuito tales como el relé de distancia SIEMENS 7SA612 y el relé de sobrecorriente 7SJ622, los cuales se encuentran ubicados en la subestación Villavicencio a 115 kV, se presentó la apertura de los interruptores de los circuitos Ocoa 1 y 2, Barzal y Autotransformador 1 y 2 por acción de la segunda etapa de la función falla interruptor ANSI 50BF, asociada a la protección diferencial de barras distribuida ANSI 87B SIEMENS 7SS52, 100 ms después de iniciado el evento.

Con la desconexión de los circuitos a 115 kV de la barra de Villavicencio se dejaron de atender 117 MW correspondiente al 100%, aproximadamente, de la demanda del departamento del Meta, sin que esto afectara los índices de calidad del sistema en cuanto a valores frecuencia y eventos de tensión en barras del Sistema de Transmisión Nacional -STN-.

ANTECEDENTES

De acuerdo con información suministrada por EMSA al momento de presentarse el evento el interruptor L120, asociado al circuito Villavicencio - Victoria en la subestación Villavicencio 115 kV, presentaba un bloqueo en su mecanismo de operación debido a una serie de acontecimientos que a continuación se describen:

• El 19 de mayo de 2011, el sistema de control de la subestación de Villavicencio 115 kV emite una señal de alarma al CSM de EMSA por pérdida de hexafluoruro de azufre -SF6- en el interruptor del circuito Victoria a 115 kV.

• El manómetro que verifica la presión del SF6, del interruptor, estaba flojo. Esto originó la pérdida de presión de SF6 en el interruptor.

• La alarma emitida, por pérdida de SF6 en el interruptor del circuito Victoria a 115 kV, a través del sistema de control de la subestación Villavicencio no llegó hasta el operador del CSM de EMSA porque había un problema en el sistema de comunicación entre la subestación y el CSM de EMSA.

ANÁLISIS

Producto del análisis se evidenció que:

• Existe un ajuste inadecuado en la etapa 1 de la función falla interruptor, ANSI 50BF, de la unidad de bahía la cual está ajustada entre 1 y 3 ms. Este ajuste se encuentra en cada una de las unidades de bahía SIEMENS asociada a cada circuito de línea de transmisión de la subestación Villavicencio 115 kV.

• Existe, igualmente, un mal ajuste de la etapa 2 de la función de protección falla interruptor ANSI 50BF, asociada a la protección diferencial de barras distribuida ANSI 87B marca SIEMENS 7SS52, de la subestación Villavicencio 115 kV. El tiempo de ajuste de la etapa 2 se encuentra en 100 ms.

• Contrario a lo manifestado por EMSA en su primer informe, del evento, se evidencia que no se encuentran ajustadas correctamente las dos etapas de la función de protección falla interruptor, ANSI 50BF, sobre el circuito Villavicencio

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Resumen ejecutivo – Evento 292 Desconexión del SIN de la subestación Villavicencio a 115 kV

ii

– Victoria en la subestación Villavicencio 115 kV.

CONCLUSIONES

1. El 07 de junio de 2011 a las 08:45 horas, se presentó una falla en la fase A del circuito Villavicencio -

Victoria a 115 kV. La falla materializada fue sólida y se presentó a 8.4 km de distancia desde la subestación Villavicencio a 115 kV.

2. Desde el 19 de mayo de 2011 se tenía registrada una alarma y el bloqueo, por SF6, del interruptor L120 del circuito Villavicencio – Victoria en la subestación Villavicencio 115 kV. El manómetro que verifica la presión del SF6, del interruptor, estaba flojo. Esto originó la pérdida de presión de SF6 en el interruptor.

3. La alarma generada, por pérdida de SF6 en el interruptor del circuito Victoria a 115 kV, a través del sistema de control de la subestación Villavicencio no llegó hasta el operador del CSM de EMSA porque había un problema en el sistema de comunicación. Este evento se registra en el CSM de EMSA como 6MD664 Falla comunicación.

4. La desconexión de la totalidad de la carga del departamento del Meta, el 07 de junio de 2011, se dio por la sumatoria de los acontecimientos previos al evento que se habían presentado desde el 19 de mayo de 2011 y por la actuación indeseada del esquema de protección falla interruptor, ANSI 50BF, debido a los

ajustes inadecuados de las etapas 1 y 2.

5. En el SOE del evento, generado por el sistema SCADA de la subestación Villavicencio 115 kV, no se evidencia la actuación de la protección o función de protección falla interruptor ANSI 50BF asociada al interruptor del circuito Victoria.

6. De acuerdo con la información de los registros oscilopertubograficos suministrados por EMSA se evidencia

un ajuste para la etapa 1 de la función de protección ANSI 50BF entre 1 y 3 ms. La etapa 1 se encuentra implementada en la unidad de bahía que protege el interruptor L120 del circuito Villavicencio – Victoria en la subestación Villavicencio 115 kV.

7. De acuerdo con la misma información, registros oscilopertubograficos, se evidencia un ajuste para la etapa 2 de la función de protección ANSI 50BF en 100 ms. La etapa 2 se encuentra implementada en protección diferencial de barras distribuida ANSI 87B, marca SIEMENS 7SS52, de la subestación

Villavicencio 115 kV.

RECOMENDACIONES

Producto del análisis del evento se recomienda a EMSA:

• Implementar, en las dos etapas de la función de protección falla interruptor ANSI 50BF en todos los interruptores de

la subestación Villavicencio 115 kV, los siguientes ajustes: 150 ms para la etapa 1 y 250 ms para la etapa 2. Es importante aclarar que la etapa 1 se encuentra implementada en la unidad de bahía y la etapa 2 se encuentra implementada en protección diferencial de barras distribuida ANSI 87B, marca SIEMENS 7SS52.

• Implementar en cada uno de los interruptores de la subestación Villavicencio 115 kV, un esquema de control y protección que comande una apertura a cada interruptor antes de presentarse la señal de bloqueo por baja presión de SF6. Con este esquema se pretende alertar al operador de la subestación de posibles problemas en los interruptores por baja presión de SF6,

además que se evita desconectar toda la demanda del Meta para fallas en las líneas de transmisión como las que se presentaron el 07 de junio de 2011.

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• Implementar en el SOE de la subestación Villavicencio, nivel 2, las siguientes señales de alarma para el interruptor L120 del circuito Villavicencio – Victoria

en la subestación Villavicencio 115 kV y para el resto de los interruptores:

a) Interruptor L1X0: Disparo baja presión SF6 Etapa2

b) Protección falla interruptor: Disparo Etapa 1

c) Protección falla interruptor: Disparo Etapa 2

d) Protección falla interruptor:, Indisponible

e) Falla circuito 1 disparo f) Falla circuito 2 disparo

• Deshabilitar en el SOE y al interior de las protecciones SIEMENS 7SA612 y 7SJ612 las señales de teleprotección de envío y recibo.

• Informar al CND las causas por la cuales el interruptor T210 asociado al circuito del transformador tridevanado 115kV / 34.5kV / 13.2kV, en la subestación Villavicencio 115 kV, no abrió cuando se produjo la actuación de la función de protección falla interruptor ANSI 50BF y solucionar este inconveniente.

• Enviar al CND un cronograma informando la fecha en que EMSA cumplirá con cada una de las recomendaciones.

• Realizar las pruebas necesarias para garantizar que las recomendaciones dadas en este documento fueron implementadas satisfactoriamente.

• Cumplir con la resolución 080 de 1999 en el sentido de suministrar a XM Los Expertos en Mercados toda la información de protecciones, de todas las subestaciones de su propiedad y específicamente de la subestación Villavicencio 115 kV, solicitadas en repetidas comunicaciones y correos electrónicos. De tener disponible esta información, el análisis posoperativo se realiza considerado los detalles técnicos y particulares de esta subestación.

OPCIONES DE MEJORAMIENTO

Que EMSA comparta este aprendizaje en el Grupo Nacional de Protecciones -GNPyC- como lecciones aprendidas del esquema de control y protección existente actualmente en la subestación. Con esto se busca que otros agentes del país adopten las recomendaciones derivadas de este estudio orientadas a solucionar problemas de esta índole.

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Contenido

Objetivo 7

Descripción del evento 7

Análisis de la información 7

Topología del sistema 8

Diagramas unifilares 8

Parámetros eléctricos 9

Evolución de la potencia por los circuitos involucrados 10

Análisis del SOE del evento 11

Análisis de los registros de la protección Distancia 12

Análisis de los registros de la protección Diferencial de Barras 14

Conclusiones desempeño de protecciones 18

Análisis del restablecimiento 19

Conclusiones 19

Recomendaciones para seguimiento 20

Opciones de mejoramiento 21

Referencias 21

Anexo 1. Informe de EMSA 22

Anexo 2. Informe de CODENSA 32

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Control de Cambios

Versión Fecha Modificación

1 29/07/2011 Emisión original

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Objetivo

Presentar el análisis del evento ocurrido el 07 de junio de 2011 a las 08:45 horas y que produjo la desconexión, del Sistema Interconectado Nacional -SIN-, de los circuitos a 115 kV en la

subestación Villavicencio de propiedad de EMSA S.A. E.S.P.

Descripción del evento

El 07 de junio de 2011 a las 08:45 horas, aproximadamente, se materializó una falla monofásica a tierra sobre la fase A del circuito Villavicencio – Victoria.

Aunque la falla, sobre la fase A del circuito Villavicencio – Victoria, fue detectada por los relés de protección propios del circuito, se presentó la apertura de los interruptores de los circuitos Ocoa 1 y 2 (L140 y L130), Barzal (L150) y Autotransformador 1 y 2 (A170 y A110) por acción de la única etapa de la función falla interruptor ANSI 50BF asociada a la protección diferencial de barras distribuida ANSI 87B SIEMENS 7SS52.

De acuerdo con información de EMSA a través de su informe del evento [1], al momento de presentarse esta contingencia el interruptor L120, asociado al circuito a 115 kV Villavicencio - Victoria en Villavicencio, presentaba un bloqueo en su mecanismo de operación originado por una baja presión de SF6 detectada por el sistema de control y protección de la subestación Villavicencio desde el 19 de mayo de 2011.

Los interruptores L120 y T210 asociados a los circuitos Victoria y el transformador tridevanado 115kV / 34.5kV / 13.2kV respectivamente, fueron abiertos 4 minutos después de ocurrido el evento.

Con la desconexión de la barra de Villavicencio del SIN, a 115 kV, se dejaron de atender 117 MW,

en el departamento del Meta, sin que esto afectara los índices de calidad del sistema en cuanto a valores frecuencia y eventos de tensión en barras del STN.

Análisis de la información

La subestación Villavicencio a 115 kV se encuentra ubicada en el departamento del Meta. Esta subestación se alimenta a través de la subestación La Reforma a 220 kV, de propiedad de ISA, la

cual se encuentra interconectada con las subestaciones Guavio a 220 kV y Tunal a 220 kV, ambas de propiedad de EEB.

Desde la subestación Villavicencio 115 kV se alimentan las subestaciones a 115 kV de Barzal, Ocoa, Suria, Puerto López, Granada y San José del Guaviare.

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Evento 292 Desconexión del SIN de la subestación Villavicencio a 115 kV

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La Figura 1 presenta la zona de influencia de esta subestación.

Figura 1. Zona influencia subestación Villavicencio 115 kV

Topología del sistema

Al momento del evento, el 07 de junio de 2011 a las 08:45 horas, no se presentaban mantenimientos en la zona ni se tenían circuitos indisponibles en el área.

Diagramas unifilares

La subestación Villavicencio a 115 kV, de propiedad de EMSA, fue construida como una subestación Barra Principal más Barra de Transferencia. La Figura 2 muestra la configuración de esta subestación.

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Figura 2. Disposición de las bahías de la subestación Villavicencio a 115 kV

Parámetros eléctricos

Los parámetros técnicos de las líneas de transmisión que interconectan la subestación Villavicencio 115 kV con el SIN se detallan en la Tabla 1.

Tabla 1. Parámetros eléctricos de líneas de transmisión a 115 kV

Nombre R' X' R0' X0' Longitud

Ohm/km Ohm/km Ohm/km Ohm/km km

Barzal - Ocoa 115 kV 0.142 0.463 0.386 1.659 9.40

Barzal - Villavicencio 115 kV 0.096 0.491 0.441 1.592 8.06

Granada - Sn José del Guaviare 115 0.208 0.494 0.321 0.896 187.00

Ocoa - Granada 1 115 0.168 0.454 0.412 1.650 69.90

Ocoa - Suria 1 115 0.139 0.372 0.461 1.783 31.51

Ocoa - Villavicencio 1 115 kV 0.095 0.463 0.320 1.596 11.90

Ocoa - Villavicencio 2 115 kV 0.095 0.463 0.320 1.596 11.90

Suria - Puerto López 1 115 0.139 0.372 0.461 1.783 53.37

Victoria - Cáqueza 115 0.096 0.490 0.438 1.593 23.32

Cáqueza - Villavicencio 115 0.096 0.490 0.438 1.593 42.69

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Evolución de la potencia por los circuitos involucrados

Las potencias transmitidas por los circuitos a 115 kV de la subestación Villavicencio, durante el evento del 07 de junio de 2011, se presentan en el grafico de la Figura 3.

Figura 3. Flujo de potencia por los circuitos de la subestación Villavicencio 115 kV

De la Figura 3 se concluye que:

• Alrededor de las 08:45 horas se presentó un evento que obligó a que los flujos de potencia a través de los Autotransformadores, 230/115 kV, de la subestación La Reforma 230 kV, disminuyeran su potencia hasta un valor de 10 MW aproximadamente.

• Luego del evento, 08:50 horas aproximadamente, las potencias por los circuitos a 115 kV de la subestación Villavicencio disminuyeron hasta un valor por debajo de los 5 MW cada uno.

• A las 08:50 horas el circuito a 115 kV que registró el mayor flujo de potencia, luego del evento, fue el circuito Villavicencio - Barzal con 4.5 MW.

• Entre las 08:55 horas y las 09:00 horas el interruptor por 115 kV asociado al Autotransformador 2, 230/115 kV, fue cerrado; seguidamente el primer circuito de línea de transmisión, a 115 kV, en ser energizado fue el circuito Villavicencio - Cáqueza.

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Análisis del SOE del evento

Al momento del evento materializado sobre el circuito a 115 kV Villavicencio – Victoria, el día 07 de junio de 2011 a las 08:45 horas, el Sequence of Events -SOE- de la subestación a 115 kV de Villavicencio registró la información que se presenta en la Tabla 2 y la Tabla 3.

Tabla 2. SOE actuación de protecciones subestación Villavicencio a 115 kV

Hora Tiempo [ms] Circuito Evento Acción

08:45:17.186 00:00:00.000 115 KV/Victoria 7SA612 Arr General Appear

08:45:17.186 00:00:00.000 115 KV/Victoria 7SA612 Arr Fase A Appear

08:45:17.186 00:00:00.000 115 KV/Victoria 7SA612 Disp General Appear

08:45:17.186 00:00:00.000 115 KV/Victoria 7SA612 85-21_Envio Teleprotecc Appear

08:45:17.195 00:00:00.009 115 KV/Victoria 7SA612 85-67N_Envio Teleprotecc Appear

08:45:17.206 00:00:00.020 115 KV/Victoria 7SJ622 67-67N_Arr 67-67N Appear

08:45:17.206 00:00:00.020 115 KV/Victoria 7SJ622 Arr General Appear

08:45:17.327 00:00:00.141 115 KV/Victoria L120_K86 Operado Appear

08:45:17.370 00:00:00.184 115 KV/Victoria 7SA612 Disp General Disappear

08:45:17.383 00:00:00.197 115 KV/Victoria 7SJ622 67-67N_Arr 67-67N Disappear

08:45:17.386 00:00:00.200 115 KV/Victoria 7SA612 85-67N_Envio Teleprotecc Disappear

Tabla 3. SOE apertura de equipos subestación Villavicencio a 115 kV

Hora Tiempo [ms] Circuito Evento Acción

08:45:17.351 00:00:00.165 115 KV/Ocoa 2 Interruptor L130 Open

08:45:17.353 00:00:00.167 115 KV/Barzal Interruptor L150 Open

08:45:17.353 00:00:00.167 115 KV/Ocoa 1 Interruptor L140 Open

08:45:17.360 00:00:00.174 115 KV/Auto1 Interruptor A170 Open

08:45:17.361 00:00:00.175 115 KV/Auto2 Interruptor A110 Open

08:49:11.227 00:03:54.041 115 KV/Victoria Interruptor L120 Open

08:49:22.242 00:04:05.056 115 KV/Victoria Interruptor L120 Open

08:49:22.555 00:04:05.369 115 KV/Trafo1 Interruptor T210 Open



De la Tabla 2 y la Tabla 3 se concluye que:

• A las 08:45:17.186 horas la protección SIEMENS 7SA612 identificó, a través de sus funciones de protección distancia ANSI 21/21N y sobrecorriente direccional de tierra ANSI 67N, una perturbación sobre la fase A del circuito a 115 kV Villavicencio – Victoria y actuó.

• En este mismo intervalo la protección SIEMENS 7SA612 emitió un disparo sobre el interruptor del circuito a 115 kV Villavicencio – Victoria al tiempo que realizó el envío de señal teleprotección a través de sus funciones de protección ANSI 21/21N y ANSI 67N con un retardo de tiempo de 9 ms. Cabe resaltar que este circuito no posee esquema de teleprotección.

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• 20 ms después de haber sido detectada la falla por la protección multifuncional SIEMENS 7SA612, arrancó la protección de sobrecorriente SIEMENS 7SJ622 en sus funciones de protección de fases y de tierra.

• 141 ms después de iniciado el evento, apareció en el SOE la señal L120_K86 Operado; este interruptor corresponde al circuito de Victoria.

• El desenganche de las protecciones SIEMENS 7SA612 y 7SJ622 ocurrió a los 184 ms y 197 ms respectivamente.

• Luego de que la protección SIEMENS 7SA612 emitió el disparo, la apertura de los interruptores a 115 kV de Ocoa2, Barzal, Ocoa1, ATR1 y ATR2 se presentó a los 165 ms, 167ms, 167 ms, 174 ms y 175 ms respectivamente.

• En este SOE, de la subestación Villavicencio 115 kV, no se evidenció la actuación de la protección o función de protección falla interruptor ANSI 50BF asociada al interruptor del circuito Victoria. Tampoco se observa la actuación de la función de protección falla interruptor ANSI 50BF sobre el interruptor del circuito T210 asociado al circuito del transformador tridevanado 115kV / 34.5kV / 13.2kV.

• En este SOE no se evidenció ninguna señal de bloqueo del interruptor del circuito de Victoria a 115 kV; tampoco se observa una señal de alarma por baja presión del SF6.

Análisis de los registros de la protección Distancia

Figura 4. Corrientes por la línea Villavicencio - Victoria a 115 kV antes, durante y después del evento

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Figura 5. Voltajes por la línea Villavicencio - Victoria a 115 kV antes, durante y después del evento

Figura 6. Señales digitales relé Siemens 7SA612 Villavicencio – Victoria a 115 kV

La Figura 4, Figura 5 y Figura 6 presentan la osciloperturbografía, de las señales de corriente y voltaje, y el registro digital capturado por la protección SIEMENS 7SA612 asociada al circuito Villavicencio – Victoria a 115 kV. De estas Gráficas se concluye que:

• A las 08:45:17:186 horas se materializó una falla sólida, en la fase A, sobre el circuito a 115 kV Villavicencio – Victoria.

• La falla presentada fue detectada por el relé multifuncional SIEMENS 7SA612 en su zona 1 e

inmediatamente comandó disparo.

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• Se evidenció que los contactos del interruptor del circuito Villavicencio – Victoria a 115 kV no cambiaron de estado lo cual indica que el interruptor permaneció cerrado (ver Figura 6).

• La máxima corriente de falla a través de la fase A del circuito a 115 kV Villavicencio – Victoria, en valores secundarios, fue de 55.9 A rms.

• La corriente de falla permaneció en el sistema de potencia por espacio de 184.3 ms; al cabo de este tiempo su valor desciendió hasta los 16.4 A rms secundarios.

• De acuerdo con el SOE del relé SIEMENS 7SA612 suministrado por EMSA en su informe [1], la falla se presentó a una distancia de 8.4 km desde la subestación Villavicencio 115 kV.

Análisis de los registros de la protección Diferencial de Barras

Para realizar este análisis fueron sincronizados los registros osciloperturbograficos de la protección distancia SIEMENS 7SA612, asociada al circuito Victoria, y la protección diferencial de barras SIEMENS 7SS52 de la subestación Villavicencio 115 kV.

Figura 7. Corrientes por la línea Villavicencio – Victoria relé Siemens 7SS52 87B

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Figura 8. Señales digitales relé Siemens 7SS52 87B Barra de Villavicencio circuito Victoria

La Figura 7 y la Figura 8 presentan la osciloperturbografía de las corrientes y el registro digital capturada por la protección diferencial de barras ANSI 87B, SIEMENS 7SS52, asociada a la barra de Villavicencio a 115 kV, del circuito Victoria. De estas Gráficas se concluye que:

• Transcurridos 28.6 ms, aproximadamente, desde que se materializó la falla sobra la fase A del circuito a 115 kV Villavicencio – Victoria, la función de protección falla interruptor ANSI 50BF, asociada a la protección diferencial de barras SIEMENS 7SS52, arrancó.

• 101.6 ms después del arranque de la función de protección falla interruptor ANSI 50BF, asociada a la protección diferencial de barras SIEMENS 7SS52, se presentó el disparo de esta función sobre el interruptor del circuito Victoria, en la subestación Villavicencio 115 kV.

Figura 9. Corrientes por la línea Villavicencio – Ocoa 1 relé Siemens 7SS52 87B

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Figura 10. Señales digitales relé Siemens 7SS52 87B Barra de Villavicencio circuito Ocoa 1


La Figura 9, Figura 10 y Figura 11 presentan la osciloperturbografía de las corrientes y el registro digital capturada por la protección diferencial de barras ANSI 87B, SIEMENS 7SS52, asociada a la barra de Villavicencio a 115 kV, del circuito Ocoa 1. De estas Gráficas se concluye que:

• Transcurridos 129.4 ms desde que se materializó la falla sobre la fase A del circuito a 115 kV Villavicencio – Victoria, la protección diferencial de barras SIEMENS 7SS52, presentó un

arranque.

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• 0.83 ms después del arranque la función de protección falla interruptor ANSI 50BF, asociada a esta protección diferencial de barras, comandó disparo tripolar sobre el interruptor del circuito Ocoa 1 a 115 kV.

• Como el arranque de la función de protección falla interruptor ANSI 50BF se dio 28.6 ms después de materializada la falla, se evidencia que el tiempo que tardó en operar esta función, sobre el interruptor a 115 kV del circuito Villavicencio – Ocoa 1, fue de 101.63 ms aproximadamente.

• El tiempo que tardó el interruptor de Ocoa 1 en abrir, luego de iniciada la falla sobre la fase A del circuito a 115 kV Villavicencio – Victoria, es de 170.14 ms aproximadamente.

Figura 12. Corrientes por la línea Villavicencio – Ocoa 2 relé Siemens 7SS52 87B

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La Figura 12 y la Figura 13 presentan la osciloperturbografía de las corrientes y el registro digital capturada por la protección diferencial de barras ANSI 87B, SIEMENS 7SS52, asociada a la barra de Villavicencio a 115 kV, del circuito Ocoa 2. De estas Gráficas se concluye que:

• Transcurridos 130.62 ms, aproximadamente, desde que se materializó la falla sobra la fase A del circuito a 115 kV Villavicencio – Victoria, la protección diferencial de barras SIEMENS 7SS52, presentó un arranque.

• 0.83 ms después del arranque, la función de protección falla interruptor ANSI 50BF, asociada a esta protección diferencial de barras, comandó disparo tripolar sobre el interruptor del circuito Ocoa 2 a 115 kV.

• Como el arranque de la función de protección falla interruptor ANSI 50BF se dio 28.6 ms después de materializada la falla, se evidenció que el tiempo que tardó en operar esta función, sobre el interruptor a 115 kV del circuito Villavicencio – Ocoa 2, fue de 102.85 ms aproximadamente.

• El tiempo que tardó el interruptor de Ocoa 2 en abrir, luego de iniciada la falla sobre la fase A del circuito a 115 kV Villavicencio – Victoria, fue de 173.64 ms aproximadamente.

Conclusiones desempeño de protecciones

1. La actuación de los esquemas de protecciones propios de la línea Villavicencio – Victoria, en la subestación Villavicencio 115 kV, principal y respaldo tales como SIEMENS 7SA612 y SIEMENS 7SJ622, respectivamente, actuaron correctamente.

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2. El ajuste del tiempo de retardo intencional de la etapa 1 de la función ANSI 50BF falla interruptor que se encuentra en la unidad de bahía es muy corto (en torno de 3 ms). Un tiempo típico de 150 ms es adecuado.

3. El esquema de protecciones de la barra de la subestación Villavicencio 115 kV, específicamente la función ANSI 50BF falla interruptor asociada a la protección diferencial de barras distribuida ANSI 87B, SIEMENS 7SS52, operó indeseadamente, debido a un mal

ajuste en el retardo de tiempo de la etapa 2 el cual está en 100 ms. Un tiempo típico de 250 ms es adecuado dado que el tiempo crítico de despeje de fallas en esta porción del SIN es del orden de los 500 ms.

Análisis del restablecimiento

El restablecimiento de los elementos se dio con la siguiente secuencia:

Subestación Activo afectado Fecha de ocurrencia Fecha de finalización Tipo movimiento

LA REFORMA BT LA REFORMA 2 150 MVA 115 kV 07/06/2011 08:57 07/06/2011 08:59 Cierre

LA REFORMA BL1 LA REFORMA A OCOA 115 kV 07/06/2011 09:00 07/06/2011 09:02 Cierre

LA REFORMA BL1 LA REFORMA A BARZAL 115

kV 07/06/2011 09:06 07/06/2011 09:08 Cierre

LA REFORMA BL2 LA REFORMA A OCOA 115 kV 07/06/2011 09:07 07/06/2011 09:09 Cierre

LA REFORMA BT LA REFORMA 1 150 MVA 115 kV 07/06/2011 09:33 07/06/2011 09:33 Cierre

Conclusiones

A continuación, se presentan las conclusiones derivadas del análisis del evento.

1. El 07 de junio de 2011 a las 08:45 horas, se presentó una falla en la fase A del circuito Villavicencio - Victoria a 115 kV. La falla materializada fue sólida y se presentó a 8.4 km de distancia desde la subestación Villavicencio a 115 kV.

2. Desde el 19 de mayo de 2011 se tenía registrada una alarma y el bloqueo, por SF6, del interruptor L120 del circuito Villavicencio – Victoria en la subestación Villavicencio 115 kV. El manómetro que verifica la presión del SF6, del interruptor, estaba flojo. Esto originó la pérdida de presión de SF6 en el interruptor.

3. La alarma generada, por pérdida de SF6 en el interruptor del circuito Victoria a 115 kV, a través del sistema de control de la subestación Villavicencio no llegó hasta el operador del CSM de EMSA porque había un problema en el sistema de comunicación. Este evento se registra en el CSM de EMSA como 6MD664 Falla comunicación.

4. La desconexión de la totalidad de la carga del departamento del Meta, el 07 de junio de 2011, se dio por la sumatoria de los acontecimientos previos al evento que se habían presentado desde el 19 de mayo de 2011 y por la actuación indeseada del esquema de protección falla interruptor, ANSI 50BF, debido a los ajustes inadecuados de las etapas 1 y 2.

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5. En el SOE del evento, generado por el sistema SCADA de la subestación Villavicencio 115 kV, no se evidencia la actuación de la protección o función de protección falla interruptor ANSI 50BF asociada al interruptor del circuito Victoria.

6. De acuerdo con la información de los registros oscilopertubograficos suministrados por EMSA se evidencia un ajuste para la etapa 1 de la función de protección ANSI 50BF entre 1 y 3 ms. La etapa 1 se encuentra implementada en la unidad de bahía que protege el interruptor L120 del circuito Villavicencio – Victoria en la subestación Villavicencio 115 kV.

7. De acuerdo con la misma información, registros oscilopertubograficos, se evidencia un ajuste para la etapa 2 de la función de protección ANSI 50BF en 100 ms. La etapa 2 se encuentra implementada en protección diferencial de barras distribuida ANSI 87B, marca SIEMENS 7SS52, de la subestación Villavicencio 115 kV.

Recomendaciones para seguimiento

Producto del análisis del evento se recomienda a EMSA:

• Implementar, en las dos etapas de la función de protección falla interruptor ANSI 50BF en todos los interruptores de la subestación Villavicencio 115 kV, los siguientes ajustes: 150 ms para la etapa 1 y 250 ms para la etapa 2. Es importante aclarar que la etapa 1 se encuentra implementada en la unidad de bahía y la etapa 2 se encuentra implementada en protección diferencial de barras distribuida ANSI 87B, marca SIEMENS 7SS52.

• Implementar en cada uno de los interruptores de la subestación Villavicencio 115 kV, un esquema de control y protección que comande una apertura a cada interruptor antes de presentarse la señal de bloqueo por baja presión de SF6. Con este esquema se pretende alertar al operador de la subestación de posibles problemas en los interruptores por baja presión de SF6, además que se evita desconectar toda la demanda del Meta para fallas en las líneas de transmisión como las que se presentaron el 07 de junio de 2011.

• Implementar en el SOE de la subestación Villavicencio, nivel 2, las siguientes señales de alarma para el interruptor L120 del circuito Villavicencio – Victoria en la subestación

Villavicencio 115 kV y para el resto de los interruptores:

ITEM S/E EQUIPO /

ELEMENTO TIPO DESCRIPCIÓN

1 NOMBRE INT L1X0 Alarma Interruptor L1X0 Disparo baja presión SF6 E2

2 NOMBRE INT L1X0 Alarma Protección falla interruptor, Disparo Etapa 1

3 NOMBRE INT L1X0 Alarma Protección falla interruptor, Disparo Etapa 2

4 NOMBRE INT L1X0 Alarma Protección falla interruptor, Indisponible

5 NOMBRE INT L1X0 Alarma Falla circuito 1 disparo

6 NOMBRE INT L1X0 Alarma Falla circuito 2 disparo

• Deshabilitar en el SOE y al interior de las protecciones SIEMENS 7SA612 y 7SJ612 las señales de teleprotección de envío y recibo.

• Informar al CND las causas por la cuales el interruptor T210 asociado al circuito del transformador tridevanado 115kV / 34.5kV / 13.2kV, en la subestación Villavicencio 115 kV, no

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abrió cuando se produjo la actuación de la función de protección falla interruptor ANSI 50BF y solucionar este inconveniente.

• Enviar al CND un cronograma informando la fecha en que EMSA cumplirá con cada una de las recomendaciones.

• Realizar las pruebas necesarias para garantizar que las recomendaciones dadas en este documento fueron implementadas satisfactoriamente.

• Cumplir con la resolución 080 de 1999 en el sentido de suministrar a XM Los Expertos en Mercados toda la información de protecciones, de todas las subestaciones de su propiedad y específicamente de la subestación Villavicencio 115 kV, solicitadas en repetidas comunicaciones y correos electrónicos. De tener disponible esta información, el análisis posoperativo se realiza considerado los detalles técnicos y particulares de esta subestación.

Opciones de mejoramiento

• Que EMSA comparta este aprendizaje en el Grupo Nacional de Protecciones -GNPyC- como lecciones aprendidas del esquema de control y protección existente actualmente en la subestación. Con esto se busca que otros agentes del país adopten las recomendaciones derivadas de este estudio orientadas a solucionar problemas de esta índole.

Referencias

1. Informe del evento DOCUMENTO EMSA-GD-86, SOE y registros de falla suministrados por EMSA.

2. Informe del evento, SOE y registros de falla suministrados por CODENSA.

3. Información operativa del CND.

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Anexo 1. Informe de EMSA

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Anexo 1. Informe de EMSA “INFORME EVENTOS SUBESTACION REFORMA JUNIO 7”

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Anexo 2. Informe de CODENSA

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Informe Eventos Sistema Interconectado Nacional

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