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Todos los derechos reservados para XM S.A. ESP Informe Evento Sistema Interconectado Nacional Diciembre 27 de 2011 a las 17:56 Horas Gerencia Centro Nacional de Despacho Dirección Transacciones del Mercado Documento XM CND 2012 015 Febrero 2, 2012

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Informe Evento

Sistema Interconectado Nacional

Diciembre 27 de 2011 a las 17:56 Horas

Gerencia Centro Nacional de Despacho Dirección Transacciones del Mercado

Documento XM CND 2012 015 Febrero 2, 2012

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Informe Ejecutivo Evento 0755 Apagón Meta

27/12/2011 17:56 horas

El 27 de diciembre de 2011 a las 17:56 horas, en presencia de descargas atmosféricas, se produjo la desconexión secuencial en la subestación Reforma a 115 kV de las líneas hacia Ocoa 2, Barzal y Victoria (Cáqueza) y del autotransformador 2 de 150 MVA 230/115/13.8 kV. Desde el evento ocurrido el 7 de junio de 2011, la línea Reforma – Victoria se encontraba conectada a través del interruptor de acople de la subestación Reforma a 115 kV.

Previamente, a las 17:37 horas, se había desconectado la línea a 115 kV Reforma – Ocoa 1 en el extremo de Reforma, por acción de la protección de sobretensión, con un valor de 110% Vnom en la fase B. Durante el proceso de restablecimiento se presentó intento fallido de cierre del interruptor en la subestación Reforma a 115 kV, ya que después de resetear el relé de disparo y bloqueo (86), desde el CSM de EMSA, éste realmente permaneció enganchado por acción de la protección de sobretensión, por lo que fue necesario enviar personal a la subestación para desengancharlo.

En el evento de las 17:56 horas, la desconexión en Reforma de las bahías de línea hacia Ocoa 2 y Barzal se produjo por acción de protección de sobrecorriente direccional de fase, mientras la apertura de la bahía de línea hacia Victoria y del autotransformador 2 fue comandada por la protección de sobretensión.

Respecto al desempeño de los esquemas de protección que operaron durante el evento se tienen los siguientes comentarios:

• Las protecciones de sobretensión en la subestación Reforma a 115 kV están emitiendo orden de disparo a los interruptores cuando se alcanza un valor de tensión equivalente al 110% del voltaje nominal de la red.

• En la subestación Reforma a 115 kV, bahías de línea hacia Ocoa y Victoria, los transformadores de corriente tienen una corriente nominal primaria equivalente al 50% de la corriente nominal de la línea declarada en PARATEC.

• Para el caso específico de la bahía de línea hacia Ocoa 2 en la subestación Reforma, se produjo disparo con una corriente equivalente al 107% de la corriente nominal del transformador de corriente; sin embargo, de acuerdo con datos de diferentes fabricantes, se sabe que los transformadores de corriente pueden soportar corrientes permanentes hasta del 120% de su corriente nominal.

EMSA, en su informe del evento, concluyó que la función de sobretensión en la subestación Reforma a 115 kV se encuentra mal ajustada; por tanto, planteó como acción para éste y los otros problemas identificados: Revisar el ajuste de sobretensión según recomendaciones de XM, corregir la falla de comunicaciones, ajustar las borneras en los módulos con registro fotográfico, revisar la filosofía de bloqueo de SF6 y corregir la señalización hacia el CSM de EMSA.

Aunque la subestación Reforma a 115 kV quedó con tensión a través del autotransformador 1 de 150 MVA 230/115/13.8 kV, durante el proceso de restablecimiento fue abierto manualmente el interruptor de 115 kV del transformador de 30 MVA 115/34.5/13.2 kV en esta subestación. Los cierres de interruptores en la subestación Reforma a 115 kV iniciaron a las 18:10 horas con la línea hacia Barzal y finalizaron a las 18:28 horas con la línea hacia Victoria.

Como consecuencia del evento, se presentó una desatención de 176 MW (56 MWh) de demanda en los departamentos del Meta y Guaviare y se produjo excursión de la frecuencia del SIN alcanzando un valor máximo de 60.23 Hz.

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Informe ejecutivo - Evento 0755. Apagón Meta 27/12/2011 17:56 horas

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Con el fin de verificar el cumplimiento de la regulación primaria de frecuencia, el CND realizó el análisis detallado para cada una de las unidades de generación del SIN que se encontraban en línea durante el evento, encontrando adecuada la respuesta de las máquinas.

Considerando los tres eventos de apagón del Meta ocurridos durante el año 2011 (07/06/2011, 15/09/2011 y 27/12/2011), el CND citó a EMSA a una reunión que fue celebrada el 6 de enero de 2012 en Medellín. La problemática identificada se resume en ajustes inadecuados de los sistemas de protección, filosofías inadecuadas en los esquemas de protección, errores en la ejecución de mantenimientos, errores humanos en maniobras de equipos durante operación y restablecimiento y falta de supervisión de la red de potencia.

Con miras a solucionar los problemas identificados en los eventos analizados, se estableció un plan de acción con los siguientes compromisos para EMSA: Reajustar las zonas 1 con sobrealcance y el umbral de tensión (Enero 2012), realizar pruebas funcionales a los equipos de las bahías de línea (Abril 2012), entrenar los operadores del CSM de EMSA (Diciembre 2012), actualizar la base de datos de protecciones (Enero 2012), realizar un estudio de coordinación de protecciones de la subárea Meta (Julio 2012) e implementar en sitio estos ajustes (Diciembre 2012).

Dentro de este plan de acción, XM se comprometió entre otros a enviar a EMSA las guías para el buen ajuste y coordinación de protecciones y el Informe de Planeamiento Operativo Eléctrico de Mediano Plazo –IPOEMP- publicado el 30 de diciembre de 2011 (Enero 2012), revisar el estudio de coordinación de protecciones de la subárea Meta (Agosto 2012).

A fecha, XM envió las “Guías para el buen ajuste y coordinación de protecciones del SIN” y el IPOEMP 4 de 2011. Por su parte, EMSA inició los trámites con la Dirección Comercial de XM para el entrenamiento de sus operadores del CSM.

Teniendo en cuenta que con el plan de acción propuesto en la reunión del 6 de enero de 2012 en Medellín quedan resueltos los problemas identificados en el evento bajo análisis, el CND realizará seguimiento a la implementación de los compromisos consignados en el acta de esta reunión.

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Contenido

Objetivo 1

Antecedentes 1

Descripción del evento 2

Información básica 3

Topología del sistema 3

Evolución de la potencia por los elementos involucrados 4

Evolución de la frecuencia del SIN 4

Análisis e información de detalle 5

Registros de falla 5

SOE del evento 9

Informes de los agentes 10

Operación de las protecciones 13

Acciones realizadas 13

Conclusiones 14

Recomendaciones para seguimiento 16

Referencias 16

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Objetivo

Presentar el análisis del evento ocurrido el 27 de diciembre de 2011 a las 17:56 horas, que produjo apagón del departamento del Meta.

Antecedentes

De acuerdo con las estadísticas que lleva el CND respecto a los eventos ocurridos en el SIN, durante el año 2011 se presentaron tres eventos que ocasionaron desatención de la demanda de energía en todo el departamento del Meta. Dado que el análisis del tercer evento constituye el objeto de análisis de este informe, a continuación se presenta un resumen de los dos primeros eventos.

Evento del 7 de junio de 2011 a las 08:45 horas:

Producto de una falla monofásica a tierra presentada sobre la fase A de la línea a 115 kV Reforma – Victoria, a 8.4 km desde la subestación Reforma, se produjo a los 100 ms de iniciado el evento apertura de los interruptores de todas las líneas y autotransformadores en la subestación Reforma a 115 kV, por acción de la segunda etapa de la función falla interruptor asociada a la protección diferencial de barras, ocasionando desatención de 120 MW (39.43 MWh) en el Meta.

Aunque la falla fue detectada por los relés de distancia y de sobrecorriente en la Reforma, para protección de la línea a 115 kV hacia Victoria, el mecanismo de operación del interruptor asociado en el extremo de Reforma se encontraba bloqueado desde el 19 de mayo de 2011, sin conocimiento por parte del CSM de EMSA, debido a un problema en el sistema de comunicación que no permitió la llegada de la alarma de pérdida de presión de SF6 emitida desde la subestación.

Evento del 15 de noviembre de 2011 a las 15:19 horas:

Descargas atmosféricas ocasionaron en forma simultánea una falla trifásica sobre la línea 1 a 115 kV Victoria – San Carlos y una falla monofásica sobre la fase A de la línea a 115 kV Victoria –Reforma. Esta última, junto con sus protecciones, se encontraba conectada en la subestación Reforma a 115 kV a través del interruptor de transferencia, debido a la indisponibilidad de su interruptor generada por el evento del 7 de junio de 2011.

Aunque estas fallas fueron detectadas por los relés de protección propios de cada una de las líneas falladas, se presentó adicionalmente la apertura en Reforma a 115 kV de los interruptores de las líneas 1 y 2 hacia Ocoa y hacia Barzal y de los autotransformadores 1 y 2, por acción de la segunda etapa de la función falla interruptor asociada a la protección diferencial de barras, ocasionando desatención de 174 MW (150 MW de demanda del Meta y 24 MW de intercambio con Bogotá; 35.4 MWh) en el Meta y Cundinamarca y excursión de la frecuencia del SIN con un valor máximo de 60.47 Hz.

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Evento 0755. Apagón Meta 27/12/2011 17:56 horas

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La operación de la protección falla interruptor en su etapa 2 fue originada debido a que, durante los trabajos realizados en julio de 2011 para probar la protección diferencial de barras y medir los tiempos de operación de la función de protección falla interruptor, por accidente se dejó desconectado el cable de una bornera que genera la apertura del interruptor de transferencia. Adicionalmente se presentó operación en zona 1 de la protección distancia de Reforma para protección de la línea hacia Victoria, ante falla en inmediaciones de la subestación Victoria.

Síntesis de problemas identificados en estos dos eventos:

• Sobrealcance de la zona 1 de la protección distancia de Reforma para protección de la línea hacia Victoria;

• Bloqueo a la apertura de interruptores ante baja presión de SF6;

• Errores humanos en la ejecución de mantenimientos;

• Problemas de supervisión en la red de potencia de EMSA por sobreflujo del SICAM-PAS, lo que probablemente esté bloqueando la actualización de las señales emitidas desde las protecciones, a través del sistema de comunicaciones;

• Falta de algunas señales en el SOE de la Reforma a 115 kV que permitan al operador conocer el estado de los equipos y la actuación de protecciones.

Evento del 27 de diciembre de 2011 a las 17:37 horas:

Durante el desarrollo de una tormenta eléctrica en la zona, a las 17:37 horas, se produjo desconexión de la línea a 115 kV Reforma – Ocoa 1 en el extremo de Reforma. Durante el proceso de restablecimiento se presentó intento fallido de cierre del interruptor en la subestación Reforma a 115 kV, ya que después de resetear el relé de disparo y bloqueo (86), desde el CSM de EMSA, éste realmente permaneció enganchado por acción de la protección de sobretensión, por lo que fue necesario enviar personal a la subestación para desengancharlo.

Descripción del evento

El 27 de diciembre de 2011 a las 17:56 horas, en presencia de descargas atmosféricas, se produjo la desconexión secuencial en la subestación Reforma a 115 kV de las líneas hacia Ocoa 2, Barzal y Victoria (Cáqueza) y del autotransformador 2 de 150 MVA 230/115/13.8 kV. Desde el evento ocurrido el 7 de junio de 2011, la línea Reforma – Victoria se encontraba conectada a través del interruptor de acople de la subestación Reforma a 115 kV.

Aunque la subestación Reforma a 115 kV quedó con tensión a través del autotransformador 1 de 150 MVA 230/115/13.8 kV, durante el proceso de restablecimiento fue abierto manualmente el interruptor de 115 kV del transformador de 30 MVA 115/34.5/13.2 kV en esta subestación. Los cierres se efectuaron con la siguiente secuencia:

• 18:10 horas: Cierre en Reforma del interruptor de la línea hacia Barzal a 115 kV;

• 18:11 horas: Cierre en Reforma del interruptor de la línea 2 hacia Ocoa a 115 kV;

• 18:12 horas: Cierre en Reforma del interruptor a 115 kV del transformador de 30 MVA;

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Evento 0755. Apagón Meta 27/12/2011 17:56 horas

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• 18:12 horas: Cierre en Reforma del interruptor a 115 kV del autotransformador 2 de 150 MVA;

• 18:23 horas: Cierre en Reforma del interruptor de la línea 1 hacia Ocoa a 115 kV;

• 18:28 horas: Cierre en Reforma del interruptor de la línea hacia Victoria a 115 kV.

Como consecuencia del evento, se presentó una desatención de 176 MW (56 MWh) de demanda en los departamentos del Meta y Guaviare y se produjo excursión de la frecuencia del SIN alcanzando un valor máximo de 60.23 Hz.

Información básica

Topología del sistema

Durante el evento no se tenía indisponibilidad de elementos del SIN en el área Oriental.

En la Figura 1 se presenta el diagrama unifilar de la subestación Reforma a 115 kV, con la nomenclatura de sus interruptores y la indicación de los elementos desconectados por acción de protecciones.

Figura 1. Diagrama unifilar de la subestación La Reforma a 115 kV

Elementos disparados

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Evolución de la potencia por los elementos involucrados

En la Figura 2 se presenta la evolución de la potencia activa por los elementos de la subestación La Reforma a 115 kV, con datos del SCADA tomados del promedio de cada cinco minutos.

Figura 2. Evolución de la potencia por los elementos de la subestación Montería a 110 kV

Antes y después de la apertura de la bahía de línea hacia Ocoa 1 en la subestación Reforma a 115 kV, los autotransformadores entregaban una potencia promedio total de 164 MW; producto de esta apertura se invirtió el flujo de potencia a través de la línea a 115 kV Reforma – Cáqueza. Adicionalmente, se observa un intento fallido de restablecimiento de la línea 1 a 115 kV Reforma – Ocoa.

Evolución de la frecuencia del SIN

La Figura 3 presenta la variación de la frecuencia en el SIN a causa del evento, con una muestra de 10 datos por segundo en los frecuencímetros de Esmeralda y Medellín, pudiéndose apreciar que debido a la pérdida de la carga del Meta se produjo excursión de la frecuencia por fuera de los rangos normales de operación, con un valor máximo de 60.237 Hz.

Con el fin de verificar el cumplimiento de la regulación primaria de frecuencia, el CND realizó el análisis detallado para cada una de las unidades de generación del SIN que se encontraban en línea durante el evento, encontrando adecuada la respuesta de las máquinas.

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Figura 3. Evolución de la frecuencia del SIN

Análisis e información de detalle

Registros de falla

Las señales análogas (Corriente por fase en curvas azules, corriente residual en curva verde-y tensión por fase en curvas rojas) y las señales digitales, tomadas de los relés de EMSA ubicados en la subestación La Reforma a 115 kV, se presentan de la Figura 4 a la Figura 13.

Figura 4. Señales análogas del relé en Reforma, BL1 a Ocoa 115 kV, t0=17:37:20.728 horas

Disparo tripolar en Reforma BL1 a Ocoa

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La Figura 4 muestra que, antes de la apertura tripolar definitiva en la subestación Reforma a 115 kV del interruptor de la bahía de línea 1 hacia Ocoa, por esta línea circulaba una corriente promedio por fase de 253 A (63% InomTC, InomTC = 400 A; 32% InomLínea, InomLínea = 800 A), con una corriente residual de 6 A (1.5% InomLínea; 8% InomLínea).

Las tensiones tomaron un valor de 119 kV (104% Inom, Vnom = 115 kV) por la fase A, 127 kV (110% Inom) por la fase B y 112 kV (97% Inom) por la fase C hasta la apertura en el extremo de Reforma y de 117 kV (102% Inom) por la fase A, 125 kV (109% Inom) por la fase B y 110 kV (96% Inom) por la fase C después de la apertura del interruptor en Reforma, la cual estaba siendo suministrada desde la barra a 115 kV de la subestación Ocoa.

Figura 5. Señales digitales del relé en Reforma, BL1 a Ocoa 115 kV, t0=17:37:20.728 horas

Las señales digitales presentadas en la Figura 5 señalizaron orden de disparo definitivo comandado por la protección de sobretensión fase-tierra, asociada con la fase B, y apertura efectiva del interruptor de Reforma.

Figura 6. Señales análogas del relé en Reforma, BL2 a Ocoa 115 kV, t0=17:56:07.563 horas

La Figura 6 muestra que, producto de la apertura tripolar definitiva en la subestación Reforma a 115 kV del interruptor de la bahía de línea 1 hacia Ocoa, por la línea 2 Reforma – Ocoa circulaba una corriente promedio por fase de 428 A (107% InomTC, InomTC = 400 A; 54% InomLínea, InomLínea = 800 A), con una corriente residual de 15 A (4% InomTC; 2% InomLínea). Las tensiones tomaron un valor promedio por fase de 119 kV (104% Inom, Vnom = 115 kV). Al finalizar el registro no habían abierto los interruptores asociados con la línea.

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Figura 7. Señales digitales del relé en Reforma, BL2 a Ocoa 115 kV, t0=17:56:07.563 horas

Las señales digitales presentadas en la Figura 7 señalizaron únicamente el enganche de la protección de sobrecorriente direccional de la fase B.

Figura 8. Señales análogas del relé en Reforma, BL a Barzal 115 kV, t0=17:56:26.938 horas

La Figura 8 muestra que, después de la apertura tripolar definitiva en la subestación Reforma a 115 kV de los interruptores de las bahías de línea 1 y 2 hacia Ocoa, por la línea Reforma – Barzal circulaba una corriente promedio por fase de 887 A (111% Inom, InomLínea = InomTC = 800 A), con una corriente residual de 31 A (4% Inom); es decir, se tenía una transferencia de potencia por esta línea de aproximadamente 168 MW.

Las tensiones tomaron un valor promedio por fase de 119 kV (104% Inom, Vnom = 115 kV) hasta la apertura en el extremo de Reforma y después desaparece debido a que con la desconexión de las líneas a 115 kV Reforma – Ocoa, la subestación Barzal a 115 kV se encontraba conectada de forma radial.

Figura 9. Señales digitales del relé en Reforma, BL a Barzal 115 kV, t0=17:56:26.938 horas

Las señales digitales presentadas en la Figura 9 señalizaron orden de disparo definitivo comandado por la protección de sobrecorriente direccional, asociada con las tres fases, y apertura efectiva del interruptor de Reforma.

Disparo tripolar en Reforma BL a Barzal

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Figura 10. Señales análogas del relé en Reforma, ATRF2 115 kV, t0=17:56:27.008 horas

La Figura 10 muestra que, antes de la apertura tripolar definitiva en la subestación Reforma a 115 kV del interruptor de la bahía de línea hacia Barzal, por el autotransformador 2 de Reforma circulaba una corriente promedio por fase leída en 115 kV de 445 A (59% Inom, Inom = 753 A), con una corriente residual de 12 A (2% Inom); es decir, se tenía una transferencia de potencia por este autotransformador de aproximadamente 84 MW.

Con la apertura en Reforma a 115 kV de la línea hacia Barzal, la circulación de corriente por el autotransformador 2 de Reforma se redujo a un valor promedio por fase en 115 kV de 122 A (16% Inom), con una corriente residual de 5 A (0.5% Inom); es decir, se redujo la transferencia de potencia por este autotransformador a aproximadamente 23 MW.

Las tensiones tomaron un valor promedio por fase de 119 kV (104% Inom, Vnom = 115 kV) hasta la apertura en el extremo de Reforma de línea hacia Barzal y de 127 kV (110% Inom) después de la apertura de esta línea. Al finalizar el registro no habían abierto interruptores asociados con el autotransformador 2 de Reforma.

Figura 11. Señales digitales del relé en Reforma, ATRF2 115 kV, t0=17:56:27.008 horas

Hasta finalizar el registro, las señales digitales presentadas en la Figura 11 sólo señalizaron arranque del relé de sobrecorriente del transformador, sin indicar la función de protección que se activó.

Disparo tripolar en Reforma BL a Barzal

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Figura 12. Señales análogas del relé en Reforma, BL a Victoria 115 kV, t0=17:57:26.706 horas

La Figura 12 muestra que, después de la apertura tripolar definitiva en la subestación Reforma a 115 kV de los interruptores de las bahías de línea hacia Ocoa y Barzal, por la línea Reforma – Victoria circulaba una corriente promedio por fase de 206 A (52% InomTC, InomTC = 400 A; 26% InomLínea, InomLínea = 800 A), con una corriente residual de 9 A (2% InomTC); es decir, se tenía una transferencia de potencia por esta línea de aproximadamente 40 MW

Las tensiones tomaron un valor promedio por fase de 127 kV (110% Inom, Vnom = 115 kV) hasta la apertura en el extremo de Reforma y de 122 kV (106% Inom) después de la apertura del interruptor en Reforma, la cual estaba siendo suministrada desde la barra a 115 kV de la subestación Victoria (TCáqueza).

Figura 13. Señales digitales del relé en Reforma, BL a Victoria 115 kV, t0=17:57:26.706 horas

Las señales digitales presentadas en la Figura 13 señalizaron orden de disparo definitivo comandado por la protección de sobretensión fase-tierra y sobretensión fase-fase, correspondiente a las tres fases, y apertura efectiva del interruptor de Reforma.

SOE del evento

El SOE nacional se presenta en la Tabla 1. Las celdas sombreadas en naranja indican apertura de interruptores, las celdas sombreadas en ocre, cierre de interruptores y las celdas sombreadas en verde, señalización de funciones de protección.

Disparo tripolar en Reforma BL a Victoria

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Hora Subestación B2 B3 Elemento Evento Acción

17:37:21.000 REFORM 115 OCOA1 L140 CB Open

17:56:22.000 REFORM 115 OCOA2 L130 CB Open

17:56:26.000 REFORM 115 BARZAL1 L150 CB Open

17:57:27.000 REFORM 115 ATraf02 A110 CB Open

17:57:27.000 REFORM 115 Acp1Bar1 M200 CB Open

17:59:18.000 SURIA 115 ECOPET01 L120 CB Open

17:59:33.000 REFORM 115 Trafo01 T210 CB Open

18:02:09.000 BARZAL 115 OCOA1 L150 CB Open

18:02:13.000 BARZAL 115 REFORM1 L110 CB Open

Tabla 1. SOE nacional

Aunque el SOE nacional no indica la estampa de tiempo real de ocurrencia de las desconexiones, se presenta a modo de información con el fin de identificar los interruptores que presentaron apertura durante el evento.

Se aprecia la desconexión de los interruptores de la subestación Reforma a 115 kV, excepto del autotransformador 1. Como la línea hacia Victoria se encontraba conectada a través del acople, su desconexión está asociada con la apertura del interruptor M200. La apertura del transformador de 30 MVA se produjo durante el proceso de restablecimiento (17:59 horas).

Informes de los agentes

A continuación se presentan los apartes más relevantes del informe del evento elaborado por EMSA.

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Operación de las protecciones

En la Tabla 2 se presenta un resumen de las funciones de protección que emitieron orden de disparo y sus tiempos de operación según el Trip Log de los relés.

Hora Evento Protección que operó

17:37:21.077 Apertura CB en Reforma 115 kV, BL hacia Ocoa 1, con VB = 110% Vnom 59

17:56:22.892 Apertura CB en Reforma 115 kV, BL hacia Ocoa 2, con IB = 107% InomCT 67

17:56:26.999 Apertura CB en Reforma 115 kV, BL hacia Barzal, con I3F = 111% Inom 67

17:57:27.008 Apertura CB en Reforma 115 kV, BL hacia Victoria, con V3F = 110% Vnom 59

17:57:27.045 Apertura CB en Reforma 115 kV, ATRF2, con V = 110% Vnom 59

Tabla 2. Secuencia del evento

Respecto al desempeño de los esquemas de protección que operaron durante el evento se tienen los siguientes comentarios:

• Las protecciones de sobretensión en la subestación Reforma a 115 kV están emitiendo orden de disparo a los interruptores cuando se alcanza un valor de tensión equivalente al 110% del voltaje nominal de la red.

• En la subestación Reforma a 115 kV, bahías de línea hacia Ocoa y Victoria, los transformadores de corriente tienen una corriente nominal primaria equivalente al 50% de la corriente nominal de la línea declarada en PARATEC.

• Para el caso específico de la bahía de línea hacia Ocoa 2 en la subestación Reforma, se produjo disparo con una corriente equivalente al 107% de la corriente nominal del transformador de corriente; sin embargo, de acuerdo con datos de diferentes fabricantes, se sabe que los transformadores de corriente pueden soportar corrientes permanentes hasta del 120% de su corriente nominal.

Acciones realizadas

Considerando los tres eventos de apagón del Meta ocurridos durante el año 2011, el CND citó a EMSA a una reunión que fue celebrada el 6 de enero de 2012 en Medellín. La problemática identificada se resume en los siguientes aspectos:

• Ajustes inadecuados de los sistemas de protección: Básicamente sobrealcance de zonas 1 y umbral de tensión bastante sensible.

• Filosofías inadecuadas en los esquemas de protección: Detectada en el bloqueo a la apertura de interruptores ante baja presión de SF6.

• Errores humanos antes, durante y después de los mantenimientos: Cable desconectado en el camino de disparo de interruptores.

• Errores humanos al realizar las maniobras de los equipos durante la operación y el proceso de restablecimiento: Desconexión de equipos en subestaciones energizadas.

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• Falta de supervisión de la red de potencia: Problemas en el sistema de comunicaciones.

Con miras a solucionar los problemas identificados en los eventos analizados, se establecieron entre otros los siguientes compromisos:

Empresa Compromiso Fecha

EMSA

Reajustar la zona 1 de Reforma BL hacia Victoria al 80% de la línea

Ene 2012

Reajustar el umbral de sobretensión de 1.2 p.u. y mantener la temporización en 6 segundos

Ene 2012

Realizar las pruebas funcionales a los equipos de las bahías de línea, con previo análisis de los problemas evidenciados: Polaridades, lógica SF6, enclavamientos de seccionadores de transferencia y SICAM-PAS

Abr 2012

Realizar entrenamiento a los operadores del CSM de EMSA

Dic 2012

Enviar al CND la actualización de la base de datos de protecciones de sus activos

Ene 2012

Realizar estudio de coordinación de protecciones de la subárea Meta

Jul 2012

Implementar en sitio los ajustes recomendados en el estudio de coordinación de protecciones de la subárea Meta

Dic 2012

XM

Enviar el documento “Guías para el buen ajuste y coordinación de protecciones del SIN”.

Ene 2012

Revisar el estudio de coordinación de protecciones de la subárea Meta

Ago 2012

Enviar el IPOEMP 4 de 2011 Ene 2012

A fecha, XM envió las “Guías para el buen ajuste y coordinación de protecciones del SIN” y el IPOEMP 4 de 2011. Por su parte, EMSA inició los trámites con la Dirección Comercial de XM para el entrenamiento de sus operadores del CSM.

Conclusiones

El 27 de diciembre de 2011 a las 17:56 horas, en presencia de descargas atmosféricas, se produjo la desconexión secuencial en la subestación Reforma a 115 kV de las líneas hacia Ocoa 2, Barzal y Victoria (Cáqueza) y del autotransformador 2 de 150 MVA 230/115/13.8 kV. Desde el evento ocurrido el 7 de junio de 2011, la línea Reforma – Victoria se encontraba conectada a través del interruptor de acople de la subestación Reforma a 115 kV.

Previamente, a las 17:37 horas, se había desconectado la línea a 115 kV Reforma – Ocoa 1 en el extremo de Reforma, por acción de la protección de sobretensión, con un valor de 110% Vnom en la

fase B. Durante el proceso de restablecimiento se presentó intento fallido de cierre del interruptor en la subestación Reforma a 115 kV, ya que después de resetear el relé de disparo y bloqueo (86), desde el CSM de EMSA, éste realmente permaneció enganchado por acción de la protección de sobretensión, por lo que fue necesario enviar personal a la subestación para desengancharlo.

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En el evento de las 17:56 horas, la desconexión en Reforma de las bahías de línea hacia Ocoa 2 y Barzal se produjo por acción de protección de sobrecorriente direccional de fase, mientras la apertura de la bahía de línea hacia Victoria y del autotransformador 2 fue comandada por la protección de sobretensión.

Respecto al desempeño de los esquemas de protección que operaron durante el evento se tienen los siguientes comentarios:

• Las protecciones de sobretensión en la subestación Reforma a 115 kV están emitiendo orden de disparo a los interruptores cuando se alcanza un valor de tensión equivalente al 110% del voltaje nominal de la red.

• En la subestación Reforma a 115 kV, bahías de línea hacia Ocoa y Victoria, los transformadores de corriente tienen una corriente nominal primaria equivalente al 50% de la corriente nominal de la línea declarada en PARATEC.

• Para el caso específico de la bahía de línea hacia Ocoa 2 en la subestación Reforma, se produjo disparo con una corriente equivalente al 107% de la corriente nominal del transformador de corriente; sin embargo, de acuerdo con datos de diferentes fabricantes, se sabe que los transformadores de corriente pueden soportar corrientes permanentes hasta del 120% de su corriente nominal.

EMSA, en su informe del evento, concluyó que la función de sobretensión en la subestación Reforma a 115 kV se encuentra mal ajustada; por tanto, planteó como acción para éste y los otros problemas identificados: Revisar el ajuste de sobretensión según recomendaciones de XM, corregir la falla de comunicaciones, ajustar las borneras en los módulos con registro fotográfico, revisar la filosofía de bloqueo de SF6 y corregir la señalización hacia el CSM de EMSA.

Aunque la subestación Reforma a 115 kV quedó con tensión a través del autotransformador 1 de 150 MVA 230/115/13.8 kV, durante el proceso de restablecimiento fue abierto manualmente el interruptor de 115 kV del transformador de 30 MVA 115/34.5/13.2 kV en esta subestación. Los cierres se efectuaron con la siguiente secuencia:

• 18:10 horas: Cierre en Reforma del interruptor de la línea hacia Barzal a 115 kV;

• 18:11 horas: Cierre en Reforma del interruptor de la línea 2 hacia Ocoa a 115 kV;

• 18:12 horas: Cierre en Reforma del interruptor a 115 kV del transformador de 30 MVA;

• 18:12 horas: Cierre en Reforma del interruptor a 115 kV del autotransformador 2 de 150 MVA;

• 18:23 horas: Cierre en Reforma del interruptor de la línea 1 hacia Ocoa a 115 kV;

• 18:28 horas: Cierre en Reforma del interruptor de la línea hacia Victoria a 115 kV.

Como consecuencia del evento, se presentó una desatención de 176 MW (56 MWh) de demanda en los departamentos del Meta y Guaviare y se produjo excursión de la frecuencia del SIN alcanzando un valor máximo de 60.23 Hz.

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Con el fin de verificar el cumplimiento de la regulación primaria de frecuencia, el CND realizó el análisis detallado para cada una de las unidades de generación del SIN que se encontraban en línea durante el evento, encontrando adecuada la respuesta de las máquinas.

Considerando los tres eventos de apagón del Meta ocurridos durante el año 2011 (07/06/2011, 15/09/2011 y 27/12/2011), el CND citó a EMSA a una reunión que fue celebrada el 6 de enero de 2012 en Medellín. La problemática identificada se resume en ajustes inadecuados de los sistemas de protección, filosofías inadecuadas en los esquemas de protección, errores en la ejecución de mantenimientos, errores humanos en maniobras de equipos durante operación y restablecimiento y falta de supervisión de la red de potencia.

Con miras a solucionar los problemas identificados en los eventos analizados, se estableció un plan de acción con los siguientes compromisos para EMSA: Reajustar las zonas 1 con sobrealcance y el umbral de tensión (Enero 2012), realizar pruebas funcionales a los equipos de las bahías de línea (Abril 2012), entrenar los operadores del CSM de EMSA (Diciembre 2012), actualizar la base de datos de protecciones (Enero 2012), realizar un estudio de coordinación de protecciones de la subárea Meta (Julio 2012) e implementar en sitio estos ajustes (Diciembre 2012).

Dentro de este plan de acción, XM se comprometió entre otros a enviar a EMSA las guías para el buen ajuste y coordinación de protecciones y el Informe de Planeamiento Operativo Eléctrico de Mediano Plazo –IPOEMP- publicado el 30 de diciembre de 2011 (Enero 2012), revisar el estudio de coordinación de protecciones de la subárea Meta (Agosto 2012).

A fecha, XM envió las “Guías para el buen ajuste y coordinación de protecciones del SIN” y el IPOEMP 4 de 2011. Por su parte, EMSA inició los trámites con la Dirección Comercial de XM para el entrenamiento de sus operadores del CSM.

Recomendaciones para seguimiento

Teniendo en cuenta que con el plan de acción propuesto en la reunión del 6 de enero de 2012 en Medellín quedan resueltos los problemas identificados en el evento bajo análisis, el CND realizará seguimiento a la implementación de los compromisos consignados en el acta de esta reunión.

Referencias

• Información operativa del CND.

• Informe y osciloperturbografía de los relés de Reforma a 115 kV, suministrados por EMSA.