Conexión subestación Rio Córdoba 220 kV
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Conexión subestación Rio Córdoba 220 kV Antecedentes: En el marco del Plan de expansión 2012 - 2025, la Unidad advirtió condiciones que se presentan en el STR de GCM – Guajira Cesar y Magdalena; en particular los problemas de sobrecarga y bajas tensiones ante condiciones N-1. En el CAPT, la Unidad en el marco de la conexión de la carga Puerto Drummond al sistema, presentó los resultados correspondientes a la posibilidad de conexión de esta demanda; al respecto es importante mencionar que se evaluaron y se presentaron 14 alternativas, de las cuales las de mejor desempeño técnico, correspondían a la alternativa de conexión de esta demanda en una nueva subestación llamada Rio Córdoba, la cual se ha venido analizando en el marco del plan 2013 – 2027 como solución a los problemas del área correspondiente a bajas tensiones y altas cargabilidades en los enlaces del corredor Santa Marta – Fundación 110 kV. El proyecto se encuentra ubicado en el municipio de Ciénaga, en el departamento del Magdalena. Desde el punto de vista de infraestructura eléctrica, la zona cuenta con varias líneas a nivel de 220 kV y 110 kV. Actualmente existen una conexión en paralelo entre las subestaciones Santa Marta y Fundación en 220 y 110 kV. La ubicación de la subestación se presenta a continuación
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Conexión subestación Rio Córdoba 220 kV
Antecedentes:
En el marco del Plan de expansión 2012 - 2025, la Unidad advirtió
condiciones que se presentan en el STR de GCM – Guajira Cesar y
Magdalena; en particular los problemas de sobrecarga y bajas tensiones
ante condiciones N-1.
En el CAPT, la Unidad en el marco de la conexión de la carga Puerto
Drummond al sistema, presentó los resultados correspondientes a la
posibilidad de conexión de esta demanda; al respecto es importante
mencionar que se evaluaron y se presentaron 14 alternativas, de las cuales
las de mejor desempeño técnico, correspondían a la alternativa de conexión
de esta demanda en una nueva subestación llamada Rio Córdoba, la cual
se ha venido analizando en el marco del plan 2013 – 2027 como solución a
los problemas del área correspondiente a bajas tensiones y altas
cargabilidades en los enlaces del corredor Santa Marta – Fundación 110
kV.
El proyecto se encuentra ubicado en el municipio de Ciénaga, en el
departamento del Magdalena. Desde el punto de vista de infraestructura
eléctrica, la zona cuenta con varias líneas a nivel de 220 kV y 110 kV.
Actualmente existen una conexión en paralelo entre las subestaciones
Santa Marta y Fundación en 220 y 110 kV.
La ubicación de la subestación se presenta a continuación
Gráfica 1 Ubicación proyecto Rio Cordoba
Teniendo en cuenta lo anterior, la UPME analizó un nuevo punto de conexión del
OR al STN, el cual adicionalmente podría potenciar la conexión la demanda
Puerto Drummond y generación posible en la zona, para lo cual se busco
establecer convergencia de los beneficios que traería el proyecto a la zona
correspondientes a la solución de la problemática actual y posibilitar la conexión
de nueva demanda. A continuación se presentan los supuestos bajo los cuales se
realizaron los análisis.
Escenario alto de la proyección del mes de marzo del año 2013.
Periodos de consumo de demanda máxima y mínima.
Se consideraron en operación, según la fecha de entrada en operación
correspondiente, los siguientes proyectos en la zona de influencia: El
segundo transformador Copey 500/230 kV, refuerzo de conexión a la costa
a 500 kV, segundo circuito Cartagena – Bolívar 220 kV, proyecto Caracolí y
nuevo circuito Chinú – Urabá – Monteria 220 kV.
Información de expansión reportada por el Operador de Red
ELECTRICARIBE
Se consideró la capacidad nominal y de emergencia reportada por los
agentes para elementos de la red.
Ubicación
Los aumentos de demanda en la zona (18.68 MW adicionales en el
Cerrejon, 45 MW nuevos de Puerto Drummond y 20 MW nuevos
correspondientes a Puerto Nuevo)
Conexión de la demanda Puerto Drummond a la subestación Rio Córdoba
220 kV a través de una línea de 7 km y una nueva subestación 220 kV junto
con un transformador 220/22 kV de 50 MVA en el puerto Drummond,
mediante activos de conexión.
Se consideran los siguientes escenarios operativos. Ver Grafica 2.
Escenario de despacho
Características Termoguajira
Escenario A Generación Sin despacho Demanda Demanda máxima
Escenario B Generación despacho mínimo Demanda Demanda máxima
Grafica 2. Escenarios operativos.
A continuación se describen las opciones de conexión del proyecto. Ver Grafica 3:
Alternativa 1: Reconfiguración de uno de los circuitos Santa Marta –
Fundación 220 kV en los circuitos Santa Marta – Rio Córdoba
220 kV y Rio Córdoba - Fundación 220 kV y nueva S/E Rio
Córdoba 220 kV con transformación 220/110 kV mediante 2
transformadores de 100 MVA C/U.
Alternativa 2: Reconfiguración de los dos circuitos Santa Marta – Fundación
220 kV en los circuitos Santa Marta – Rio Córdoba 220 kV y
Rio Córdoba - Fundación 220 kV y nueva S/E Rio Córdoba
220 kV con transformación 220/110 kV mediante 2
transformadores de 100 MVA C/U.
Alternativa 3: Reconfiguración de los dos circuitos Santa Marta – Fundación
220 kV en los enlaces Santa Marta – Rio Córdoba 220 kV y
Rio Córdoba Fundación 220 kV y nueva S/E Rio Córdoba 220
kV con transformación 220/110 kV mediante 2
transformadores de 100 MVA C/U y compensación capacitiva
en Termocol 220 kV de 35 MVAr.
Gráfica 3. Alternativa de conexión nueva subestación Rio Córdoba 220 kV
La Tabla 1, Tabla 2, Tabla 3, presentan el comportamiento del sistema para cada
una de las opciones de conexión. Es importante mencionar que para todos los
escenarios, aunque se evaluaron condiciones de mínima demanda, debido a que
el sistema presenta un comportamiento adecuado para esta condición; en este
documento solo se presentan los resultados para máxima demanda.
Alternativa1
SANTA MARTA
VALLEDUPAR
MINA
INTERCOR
FUNDACIÓN
MAICAO
LIBERTADOR
PTO
BOLIVAR
SABANALARGA
MANZANARES
COPEY
RIOHACHA
COPEY
TERMOGUAJIRA
CUESTECITAS
EL PASO
EL BANCO
RIO CORDOBA
GAIRA
TERMOCOL
SAN JUAN
CODAZZI
LA JAGUA
SALGUERO 34.5
GUATAPU 34.5
JEPIRACHI
CIENAGA
OCAÑA
Valledupar 34.5 Valledupar110
AGRIFUELS
LA LOMA
VALENCIA 34.5
TERMONORTE
BOLIVAR
LA LOMA 500
PTO. DRUMMOND
Tabla 1 Comportamiento del sistema bajo la Alternativa 1.
Escenario A 2016 2020
CNO. Desempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 TRF Fundación 220/110
kV
TRF Fundación 80%;
Gaira - Santa Marta 110 kV: 16%;
TRF Fundación 93%;
Gaira - Santa Marta 16%;
N-1 TRF Santa Marta 220/110
kV Desempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 Gaira - Santa Marta 110
kV
TRF Fundación: 42%;
Fundación - Rio Cordoba 110 kV: 21%;
Tensiones adecuadas
TRF Fundación 42%;
Fundación - Rio Cordoba 110 kV: 31%;
Tensiones adecuadas
N-1 Gaira - Rio Cordoba 110
kV Desempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 Fundación - Rio Cordoba
110 kV
Gaira - Santa Marta 110 kV: 13%;
desempeño adecuado
Gaira - Santa Marta 110 kV: 30%;
desempeño adecuado
N-1 Fundación - Santa Marta
220 kV
Bajas tensione en GCM STN;
Rio Cordoba 220 kV y Santa Marta 220 kV
(cercanas al 89%)
Bajas tensione en GCM STN,
Rio Cordoba 220 kV y Santa Marta 220 kV
cercano al 89%, carga enlace Rio Cordoba -
N-1 Rio Cordoba - Fundación
220 kV
Fundación - Santa Marta 220 kV: 99%;
Bajas tensiones en GCM (Santa Marta 220
kV: 89% y Rio Cordoba 220 kV: 89%)
Fundación - Santa Marta 220 kV: 99%;
Bajas tensiones en GCM (Santa Marta 220 kV:
89% y Rio Cordoba 220 kV: 89%)
N-1 Rio Cordoba - Santa
Marta 220 kV Desempeño adecuado Desempeño adecuado
Escenario B
CNO. Desempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 TRF Fundación 220/110
kV
TRF Fundación 80%;
Gaira - Santa Marta 110 kV: 16% TRF Fundación 84%; Gaira - Santa Marta 20%
N-1 TRF Santa Marta 220/110
kV Desempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 Gaira - Santa Marta 110
kV
TRF Fundación: 42%;
Fundación - Rio Cordoba 110 kV: 16%;
Tensiones adecuadas
TRF Fundación 43%;
Fundación - Rio Cordoba 110 kV 20%;
Tensiones adecuadas
N-1 Gaira - Rio Cordoba 110
kV Desempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 Fundación - Rio Cordoba
110 kV
Gaira - Santa Marta 110 kV: 16%;
desempeño adecuado
Gaira - Santa Marta110 kV: 17%;
desempeño adecuado
N-1 Fundación - Santa Marta
220 kV Desempeño adecuado Desempeño adecuado
N-1 Rio Cordoba - Fundación
220 kV
Fundación - Santa Marta 58%;
tensiones adecuadas
Fundación - Santa Marta 68%;
tensiones adecuadas
N-1 Rio Cordoba - Santa
Marta 220 kV Desempeño adecuado Desempeño adecuado
Alternativa 1
Alternativa 1
Para la alternativa 1 (Tabla 1) se puede concluir:
Escenario A
Bajo estas condiciones, de no tener generación en Termoguajira; con la
entrada de todas las demandas en el área GCM en condiciones normales
de operación esta alternativa tiene un comportamiento adecuado.
Las contingencias sencillas a nivel de del STR y transformación en
Fundación y Santa Marta, no presentan violaciones en tensión y ni en
cargabilidad de los elementos.
Ante condiciones de falla de uno de los elementos a nivel 220 kV, tales
como Fundación – Santa Marta 220 kV o Fundación - Rio Córdoba 220 kV,
se observan bajas tensiones a nivel del STN, en particular en las
subestaciones Santa Marta y Rio Córdoba 220 kV, por lo cual sería
necesaria generación de seguridad en Termoguajira.
Escenario B
Bajo estas condiciones, de tener una generación mínima en Termoguajira,
con la entrada de todas las demandas en el área GCM en condiciones
normales de operación, esta alternativa tiene un comportamiento adecuado.
Ante condiciones de falla de los elementos a 220 kV, se observan tensiones
adecuadas, no se observan sobrecarga de elementos del sistema ni bajas
tensiones.
Alternativa 2
Tabla 2 Comportamiento del sistema bajo la Alternativa 2.
Escenario A 2016 2020
CNO. Desempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 TRF Fundación 220/110 kVTRF Fundación 80%;
Gaira - Santa Marta 110 kV 10%
TRF Fundación 90%;
Gaira - Santa Marta 10%
N-1 TRF Santa Marta 220/110 kVDesempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 Gaira - Santa Marta 110 kV
TRF Fundación 40%
Fundación - Rio Cordoba 110 kV 19%
Tensiones adecuadas
TRF Fundación 45%
Fundación - Rio Cordoba 23%
Tensiones adecuadas
N-1 Gaira - Rio Cordoba 110 kVDesempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 Fundación - Rio Cordoba 110
kV
Gaira - Santa Marta 110 kV: 8%;
desempeño adecuado
Gaira - Santa Marta 9,9%;
desempeño adecuado
N-1 Fundación - Santa Marta 220
kVN/A N/A
N-1 Rio Cordoba - Fundación 220
kV
Fundación - Rio Cordoba 220 kV 90%;
Bajas tensiones en GCM (Santa Marta 220 kV
89%)
Fundación - Rio Cordoba 220 kV 98%;
Bajas tensiones en GCM (Santa Marta 220
kV 89%)
N-1 Rio Cordoba - Santa Marta 220
kV Desempeño adecuado Desempeño adecuado
Escenario B
CNO. Desempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 TRF Fundación 220/110 kVTRF Fundación 78%;
Gaira - Santa Marta 110 kV 14%
TRF Fundación 82%;
Gaira - Santa Marta 110 kV 15%
N-1 TRF Santa Marta 220/110 kVDesempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 Gaira - Santa Marta 110 kV
TRF Fundación 39%
Fundación - Rio Cordoba 110 kV: 15%
Tensiones adecuadas
TRF Fundación 41%
Fundación - Rio Cordoba 110 kV: 19%
Tensiones adecuadas
N-1 Gaira - Rio Cordoba 110 kVDesempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 Fundación - Rio Cordoba 110
kV
Gaira - Santa Marta 110 kV: 12%; desempeño
adecuado
Gaira - Santa Marta 110 kV: 12%;
desempeño adecuado
N-1 Fundación - Santa Marta 220
kV N/A N/A
N-1 Rio Cordoba - Fundación 220
kV
Fundación - Rio Cordoba 65%;
tensiones adecuadas
Fundación - Rio Cordoba 77%;
Tensiones adecuadas
N-1 Rio Cordoba - Santa Marta 220
kV Desempeño adecuado Desempeño adecuado
Alternativa 2
Alternativa 2
Para la alternativa 2 (Tabla 2) se puede concluir:
Escenario A
Bajo estas condiciones, de no tener generación en Termoguajira, con la
entrada de todas las demandas en el área GCM en condiciones normales
de operación esta alternativa tiene un comportamiento adecuado.
Las contingencias sencillas a nivel de del STR y transformación en
Fundación y Santa Marta 220 kV, no presentan violaciones en tensión y ni
en cargabilidad de los elementos.
Ante condiciones de falla de uno de los elementos a nivel 220 kV tal como
Fundación – Rio Córdoba 220 kV, se podrían presentar bajas tensiones a
nivel del STN en particular Santa Marta 220 kV.
Escenario B
Bajo estas condiciones, de tener una generación mínima en Termoguajira,
con la entrada de todas las demandas en el área GCM en condiciones
normales de operación, esta alternativa tiene un comportamiento adecuado.
Ante condiciones de falla de los elementos a 220 kV, se observan tensiones
adecuadas, no se observan sobrecarga de elementos del sistema.
Alternativa 3:
Tabla 3 Comportamiento del sistema bajo la Alternativa 3.
Escenario A 2016 2020
CNO. Desempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 TRF Fundación 220/110 kVTRF Fundación 80%;
Gaira - Santa Marta 10%
TRF Fundación 87%;
Gaira - Santa Marta 15%
N-1 TRF Santa Marta 220/110 kVDesempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 Gaira - Santa Marta 110 kV
TRF Fundación 40%
Fundación - Rio Cordoba 110 kV:19%
Tensiones adecuadas
TRF Fundación 42%
Fundación - Rio Cordoba 110 kV: 23%
Tensiones adecuadas
N-1 Gaira - Rio Cordoba 110 kVDesempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 Fundación - Rio Cordoba 110 kVGaira - Santa Marta 8%;
desempeño adecuado
Gaira - Santa Marta 11%;
desempeño adecuado
N-1 Fundación - Santa Marta 220 kV
N/A N/A
N-1 Rio Cordoba - Fundación 220 kV Fundación - Rio Cordoba 220 kV: 84%;
tensiones adecadas
Fundación - Rio Cordoba 220 kV: 94%;
tensiones adecuadas
N-1 Rio Cordoba - Santa Marta 220
kV Desempeño adecuado Desempeño adecuado
Escenario B
CNO. Desempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 TRF Fundación 220/110 kVTRF Fundación 80%;
Gaira - Santa Marta 110 kV: 10%
TRF Fundación 80%;
Gaira - Santa Marta 110 kV: 15%
N-1 TRF Santa Marta 220/110 kVDesempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 Gaira - Santa Marta 110 kV
TRF Fundación 40%;
Fundación - Rio Cordoba 110 kV: 19%
Tensiones adecuadas
TRF Fundación 42%;
Fundación - Rio Cordoba 110 kV: 23%
Tensiones adecuadas
N-1 Gaira - Rio Cordoba 110 kVDesempeño Adecuado Desempeño Adecuado
N-1 Fundación - Rio Cordoba 110 kVGaira - Santa Marta 110 kV: 8%;
desempeño adecuado
Gaira - Santa Marta 11%; desempeño
adecuado
N-1 Fundación - Santa Marta 220 kVN/A N/A
N-1 Rio Cordoba - Fundación 220 kVFundación - Rio Cordoba 220 kV: 80%;
tensiones adecadas
Fundación - Rio Cordoba 220 kV: 82%;
tensiones adecuadas
N-1 Rio Cordoba - Santa Marta 220
kV Desempeño adecuado Desempeño adecuado
Alternativa 3
Alternativa 3
Para la alternativa 3 (Tabla 3) se puede concluir:
Escenario A
Bajo estas condiciones, de no tener generación en Termoguajira, con la
entrada de todas las demandas en el área GCM en condiciones normales
de operación esta alternativa tiene un comportamiento adecuado.
Las contingencias sencillas a nivel de del STR y transformación en
Fundación y Santa Marta, no presentan violaciones en tensión y ni en
cargabilidad de los elementos.
Ante condiciones de falla de uno de los elementos a nivel 220 kV tal como
Fundación – Rio Córdoba 220 kV se observan tensiones adecuadas.
Escenario B
Bajo estas condiciones, de tener una generación mínima en Termoguajira,
con la entrada de todas las demandas en el área GCM en condiciones
normales de operación esta alternativa tiene un comportamiento adecuado.
Ante condiciones de falla de los elementos a 220 kV, se observan tensiones
adecuadas, no se observan sobrecarga de elementos del sistema
Análisis de corto circuito:
La Grafica 4 indica para cada alternativa el nivel de cortocircuito en las
subestaciones del área.
Gráfica 4 Nivel de corto circuito en las principales subestaciones del área.
De la figura anterior se puede concluir:
Con la entrada del proyecto, los niveles de corto aumentan considerablemente
en las subestaciones Rio Córdoba y Ciénaga 110 kV, llegando a ser casi el
doble que sin proyecto.
En relación a la entrada de una nueva subestación Rio Córdoba 220 kV, es
importante que se considere el presente estudio con respecto a los niveles de
corto en las subestaciones a110 kV.
Evaluación económica:
A continuación se presenta la evaluación económica de la alternativa definida
(alternativa 3), correspondiente a la reconfiguración de los dos enlaces Santa
Marta – Fundación 220 kV en los enlaces Santa Marta – Rio Córdoba 220 kV y
Rio Córdoba Fundación 220 kV y nueva S/E Rio Córdoba 220 kV con
transformación 220/110 mediante 2 transformadores de 100 MVA C/U y
compensación estática en Termocol 220 kV de 35 MVAr
Beneficios:
Confiabilidad eléctrica para la sub área Operativas GCM, y reducción del valor
esperado de la Energía No Suministrada.
Atención de nueva demanda (Puerto Drummond)
Costos:
Valoración de los activos de la red de transmisión y sub transmisión mediante
Unidades Constructivas de las resoluciones CREG 097 de 2008 y CREG 011
de 2009.
En la Tabla 4 se presenta la evaluación económica de las obras requeridas para la
conexión del proyecto Rio Córdoba 220 kV.
Tabla 4 Evaluación económica de Rio Cordoba
La alternativa 3 presenta una relación beneficio / costo superior a uno, razón por la
cual se recomienda su ejecución.
Análisis transitorio para la alternativa 3:
Gráfica 5 Comportamiento transitorio de la tensión la S/E Santa Marta 220 kV
Gráfica 6 Comportamiento transitorio de la tensión la S/E Fundación 220 kV
Gráfica 7 Comportamiento transitorio de la tensión la S/E Santa Marta 220 kV
Las Graficas 5, 6 y 7, indican un comportamiento estable en tensión en los nodos
a nivel 220 kV cercanos al proyecto, se observa que ante la falla del enlace
Fundación – Rio Córdoba 220 kV, la tensión se recupera después del despeje de
la falla, aunque cae con respecto a la tensión prefalla, este valor sigue estando
dentro de los valores adecuados.
Conclusiones:
Con el fin de solucionar los problemas que actualmente se presentan en el
área GCM, se recomienda la incorporación en el sistema de un nuevo punto
de inyección a nivel del STN llamado Rio Córdoba 220 kV; este proyecto,
solucionara los problemas locales tales como bajas tensiones y cargabilidades
ante contingencia y restricción para la conexión y crecimiento de demandas en
esta área.
El Operador de Red Electricaribe deberá ratificar su viabilidad técnica y
manifestar el interés de llevar a cabo las obras del STR.
Recomendaciones:
Ejecutar las siguientes obras en el Sistema de Transmisión Nacional – STN.
Nueva subestación Rio Córdoba a 220 kV.
Reconfiguración de los dos circuitos Fundación – Santa Marta 220 kV en
Fundación – Rio Córdoba – Santa Marta 220 kV
Bahías de transformación para la conexión de dos transformadores de 100
MVA C/U.
Compensación estática en la subestación Termocol de 35 MVAr
Entrada en operación de las obras para noviembre del año 2016.
