Introducción

Las interconexiones internacionales tienenla finalidad de reducir los costos, mejorarla calidad y seguridad de los servicios

eléctricos. En ese sentido, el Acuerdo 536 de laComunidad Andina de Naciones, dio el impulsopara los proyectos de Interconexión Eléctricaentre los países conformantes de la CAN, basa-dos en la complementariedad energética y apro-vechar las sinergias entre los países, teniendo encuenta los diferentes marcos regulatorios y darlos primeros pasos a la interconexión interconti-nental y el consecuente uso racional de los recur-sos energéticos

En Noviembre del 2000, Hydro QuebecInternational, presentó los resultados de susestudios [1] en la que exploró la viabilidad técni-ca y económica para la interconexión eléctrica de

Ecuador y Perú, basado en criterios de mercadoeléctrico libre y equitativo; no se consideraronaspectos tributarios ni arancelarios internaciona-les y el despacho económico de las centrales degeneración eléctrica basado sólo en sus costosvariables. En la figura 1 se muestra la alternativaseleccionada, la cual fue el enlace asíncrono“back-to-back” de 250 MW de capacidad detransferencia, la misma que tendría que serejecutada en dos etapas, de 125 MW cada uno,en donde la segunda etapa se operaría luego decuatro años del ingreso de la primera etapa.En la figura 2 se muestra el área geográfica de lainterconexión y la trayectoria de la misma.

ARTICULOS PRINCIPALES

Interconexión Eléctrica Internacional entre Perú y Ecuador:Primera Etapa

Ing. Alberto Muñante Aquije

Ing. Freddy RengifoVela

Gerente de Operaciones del Sistema en Red de Energía del Perú

Especialista del Dpto. de Analilis Operativo de la Gerencia de laOperación del Sistema en Red de Energía del Perú

En este artículo se presenta un resumen de los estudios eléctricos de Operatividad del SistemaInterconectado con la puesta en servicio de la Interconexión Internacional Eléctrica de los sistemas deEcuador y Perú en su primera etapa. Estos estudios comprenden los análisis operativos en estadoestacionario y de estabilidad transitoria, para los casos del estiaje del año 2004 y la avenida del año 2005.

Palabras claves - Comunidad Andina de Naciones (CAN), Compañía Nacional de Transmisión de Energía(TRANSELECTRIC) de Ecuador, Centro Nacional de Control de Energía (CENACE) de Ecuador, Empresa de Distribu-ción del Oro (EMELORO) de Ecuador, Red de Energía del Perú (REP), Comité de Operación Económica del Sistema(COES) del Perú, Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) del Perú, Interconexión Eléctrica S.A. E.S.P. (ISA)de Colombia. “Back-to-back”: Enlace en corriente continua. Avenida: período lluvioso. Estiaje: período no lluvioso.

FIG 2

Fig. 2. Área geográfica de la Interconexión

11

Fig. 1. Alternativa seleccionada (250 MW)

Quito

Machala

Tumbes

Talara

Piura

Carhuaquero

Chiclayo

Cajamarca

Trujillo

ChimboteGuadalupe

Mila

gro

s

Pascuales

Paute

ECUADOR PERÚ

Octubre - Noviembre 2004

En Octubre del 2003, en reunión derepresentantes TRANSELECTRIC,CENACE, COES y REP en la ciudadde Medellín de Colombia; se demostróla inviabilidad de la operación síncro-na de los sistemas eléctricos deColombia, Ecuador y Perú, debido a lapresencia de oscilaciones electromecá-nicas no amortiguadas, sobre todo enel sistema peruano. Cabe indicar quelos sistemas eléctricos de Colombia yEcuador se encuentran interconecta-dos desde el 1° de Marzo del 2003. [2]

Con la finalidad de viabilizar lasinversiones se dividió la primeraetapa en dos partes; la primera consiste en laconstrucción de una línea de transmisión de 220kV entre las subestaciones de Zorritos, en Perú,y Machala en Ecuador, para operar en formaradial; es decir, se suministrará desde el SistemaEléctrico Interconectado Nacional (SEIN) delPerú, sólo la demanda de la Empresa deDistribución del Oro (EMELORO) en el Sur deEcuador, región denominada Machala, cuyademanda máxima es de 87 MW. Esta configura-ción se tiene prevista a fines del año 2004.

Sincronización de los Sistemas Eléctricos deEcuador y Perú

Para conseguir el propósito de suministrarenergía eléctrica a Machala desde el SEIN, lossistemas eléctricos de Ecuador y Perú tendránque enlazarse por breves instantes, transferir lacarga de Machala al sistema peruano y la poste-rior separación de las redes de ambos países.

En la figura 3 se muestra el diagrama unificardel área de la interconexión eléctrica entre losdos países, está en construcción la línea de 220

Fig. 3. Diagrama unifilar del área de interés.

1.893 s0.937 p.u.

1.881 s0.959 p.u.

14.961 s0.960 p.u.

14.952 s0.983 p.u.

1.823 s0.961 p.u.

14.964 s0.988 p.u.

14.971 s1.018 p.u.

14.926 s1.010 p.u.

1.886 s0.991 p.u.

1.823 s0.986 p.u.

ZORRITO2

TALARA_2

PIURAO_2

S.IDELF_138

MACHALA_69

MACHALA_138

TENSION LINEA-NEUTRO SECUENCIA POSITIVA MAGNITUD EN P.U. TENSION LINEA-NEUTRO SECUENCIA POSITIVA MAGNITUD EN P.U.

MCH_ZOR_21

POTENCIA ACTIVA TOTAL / TERMINAL I EN MWPOTENCIA ACTIVA TOTAL / TERMINAL I EN MW

JAM_POM_21

-0.1000 2.9197 5.9393 8.9590 11.979 15

-0.1000 2.9197 5.9393 8.9590 11.979 15 -0.1000 2.9197 5.9393 8.9590 11.979 15

-0.1000 2.9197 5.9393 8.9590 11.979 15-32.366

-25.790

-19.215

-12.639

-6.0639

0.512

-50.00

-37.50

-25.00

-12.50

-0.00

12.50

0.950

0.975

1.000

1.025

1.050

1.075

1.100

0.96

0.94

0.92

0.98

1.00

1.02

1.04

Fig. 4. Transferencias y tensiones, sincronización.

G

G G

G G

ECUADOR PERÚ

Milagro230

ATU Milagro

Milagro138

113 km

San Idelfonso 138

21 km

Machala 138 Machala 230

55 km

167 MVA

TRKATQCap

100 MVA

2x71 MW

Mac/B1 69

Mac/B1 69

2x9 MWC.T. Tumbes

Zorritos 220Piura 220

52 km

137 km14 km

C.T. Machala Power

1x20 MVARReactor Talara

3x15 MVARC.T. Malacas

80 MWTGN4 Talara

Talara/B1 220

Talara/B1 220

104 km

Chiclayo 220

212 km

Reactor Piura1x20 MVAR

20 MWGen Piura

ARTICULOS PRINCIPALES

12 Octubre - Noviembre 2004

kV entre las subestaciones deMachala (Ecuador) y Zorritos(Perú), con una longitud de 107 km.Además se instalará un nuevotransformador de 167 MVA y230/69/13.8 kV en Machala.

Las condiciones previas a lasmaniobras de sincronización de lossistemas requerirá, fundamental-mente, la operación de la central agas natural de Malacas (80 MW) enTalara, la central térmica MachalaPower (142 MW) en Ecuador, yotros elementos complementarios.De acuerdo a los resultados de losestudios eléctricos, el punto recomendado parala sincronización de los sistemas es la barra de69 kV de Machala y la separación de los mismosa través de la desconexión de las líneas de 138kV Machala San Idelfonso, en el sistemaecuatoriano. Con ello se consigue latransferencia del suministro de Machala alsistema eléctrico peruano.

En la figura 4 se muestra el comportamientotransitorio del flujo en las interconexionesColombia y Ecuador, Ecuador y Perú, y lasvariaciones de las tensiones en el sur de Ecuadory en el Norte del Perú, correspondiente al casode demanda mínima del año 2004, caso conside-rado como el más crítico, instantes previos,durante la sincronización de los sistemas y laposterior separación de los mismos; en él seaprecian oscilaciones amortiguadas, con lo quese concluye la factibilidad de la ejecución dedichas maniobras en todos los escenarios.

De los resultados obtenidos y con el propósi-to de minimizar los efectos de las oscilaciones, serecomienda que las condiciones operativas pre-vias a la sincronización deben ser: diferenciaangular no mayor a 20° y una diferencia de lasmagnitudes de las tensiones no mayor al 10% dela tensión nominal.

Luego de la sincronización y transferencia deMachala al sistema peruano, se producen fre-cuencias mínimas de 59.35 Hz en Perú, estoactivará el primer escalón del esquema de aliviode carga por mínima frecuencia en Machala, queen Ecuador está configurado en 59.4 Hz, por loque se recomienda modificarlo a 59.0 Hz, que esel primer escalón configurado en Perú.

Dada la importancia de la unidad térmica agas natural de 80 MW de Malacas, tanto para las

condiciones previas de sincronización y comoregulador de los perfiles de tensión en el Nortedel Perú en estado estacionario, se analizó lasmismas maniobras ante su indisponibilidad porfalla o mantenimiento. Para ello, se dispuso ensu reemplazo, de unidades térmicas adicionalesen Tumbes y Piura, los resultados fueron análo-gos, esto es, oscilaciones amortiguadas. Se con-cluye que es posible realizar las maniobras entodos los escenarios, aún con la indisponibilidadde la unidad de 80 MW a gas natural deMalacas.

Operación radial de Machala desde Perú

En estado estacionario es factible atender lademanda de Machala desde el sistema peruanoen todos los escenarios, para los años 2004 y2005. No existen sobrecargas y los perfiles detensión están dentro de los rangos operativos,sin embargo, cabe indicar que en escenarios demáxima demanda los compensadores estáticosde Chiclayo y Trujillo operarán cerca de suslímites y las tensiones descenderán, sobretodoen el extremo de Machala, pero dentro de losrangos permisibles de operación.

Ante la indisponibilidad de la unidad a gasnatural de 80 MW de Malacas, es factible seguiratendiendo el suministro a la demanda deMachala en todos los escenarios, siendo crítico elcaso de demanda máxima para el año 2005, enque se será necesario de disponer de generaciónadicional para regular la tensión en el extremode Machala, y así mantener los valores de lastensiones dentro de lo que exige la normatividadde calidad de los servicios eléctricos.

En un escenario de estiaje, el despacho econó-mico cuenta con mayor generación térmica, lo

-0.100 2.920 5.939

0.027 s1.036 p.u.

0.027 s1.027 p.u.

0.010 s1.011 p.u.

1.833 s0.807 p.u.

1.831 s0.829 p.u.

1.831 s0.982 p.u.

1.833 s0.854 p.u.

13.960 s0.847 p.u.

13.392 s0.801 p.u.

13.630 s0.823 p.u.

13.947 s0.964 p.u.

CHICLAY2

PIURAO_2 TALARA_2

ZORRITO2

VOLTAGE, MAGNITUDE EN P.U.

1.10

1.00

0.90

0.80

0.70

0.60

0.508.959 11.98 1.10

0.027 s0.991 p.u.

14.004 s0.782 p.u.

0.831 s0.787 p.u.

MACHALA_69

MACHALA_230

1.10

1.00

0.90

0.80

0.70

0.60

0.50-0.100 2.920 5.939

VOLTAGE, MAGNITUDE EN P.U.8.959 11.98 1.10

Fig. 5. Tensiones, pérdida unidad gas natural 80 MW Malacas

ARTICULOS PRINCIPALES

13Octubre - Noviembre 2004

cual da mayor fortaleza al sistema, debido a queeste tipo de generación se encuentra cercana a loscentros de carga; caso contrario, en avenida, eldespacho económico es predominantementehidráulico, y éstas están localizadas lejos de loscentros de carga y conectadas con largas líneas detransmisión con la consecuente cargabilidad enellas y el descenso de las tensiones en el sistema.Por lo tanto, las mismas perturbaciones tendrándiferentes efectos en cada uno de estos escenarios,es así que se analizó el comportamiento antediferentes eventos en ambos escenarios, siendolos más representativos la pérdida intempestivade la unidad a gas natural de 80 MW de Malacas,pérdida de la central hidroeléctrica deCarhuaquero, falla en la línea de interconexión yfalla en la línea de 220 kV Paramonga - Chimbote.

Para el estiaje del 2004, el sistema se mantieneestable para los eventos mencionados en elpárrafo anterior, con la excepción de la falla ydesconexión del enlace de 220 kV ParamongaChimbote; ante esta perturbación el área Norte delPerú se separa del resto del sistema operando encondiciones críticas por el poco margenestabilidad y de reserva de generación eléctrica.

En la avenida del 2005, el impacto de talesperturbaciones es mayor, así la pérdida de launidad a gas natural de 80 MW de Malacas, en elcaso de demanda máxima, provoca caídastransitorias de tensión por debajo de 0.7 en por

unidad en las subestaciones delNorte de Perú y en Machala,estableciéndose alrededor de 0.8 enpor unidad luego de 8 segundos, estose aprecia en la figura 5.

De acuerdo a estos resultados serecomendó un esquema de alivio decarga por mínima tensión en la red dedistribución del EMELORO; losparámetros recomendados son:descenso por debajo de 0.8 en porunidad de la tensión nominal de labarra de 69 kV de Machala por untiempo de 500 milisegundos,interrupción del 38% de dichademanda.

En la figura 6 se muestra la simula-ción con la implementación del mo-delo de alivio de carga por mínimatensión; en él se observa que los perfi-les de tensión se recuperan por enci-

ma de 0.95 en por unidad, luego de seis segundos.En el escenario de demanda máxima de la

avenida del año 2005, la salida intempestiva deuno de los grupos la central hidroeléctrica deCarhuaquero no provocará inestabilidad en elsistema; sin embargo, la pérdida de dos grupos ola totalidad de la central se produciránoscilaciones electromecánicas no amortiguadasentre la unidad de gas natural de 80 MW deMalacas con la central hidroeléctrica del Cañóndel Pato y el resto del sistema, como se aprecia enla figura 7.

La desconexión imprevista de la línea de inter-conexión y la consecuente pérdida de la carga deMachala, producirá una máxima sobretensión del20% de la tensión nominal en la barra de 220 kV deZorritos, para el caso de demanda mínima, comose muestra en la figura 8. Estas sobretensionestransitorias no son perjudiciales para lasinstalaciones.

Situándonos en el mismo escenario, avenidadel año 2005 en demanda máxima, se simuló unafalla trifásica en el enlace Paramonga Chimbote,cerca de la subestación de Chimbote; los resulta-dos se muestran en la figura 9, se observan losángulos de los rotores de las máquinas deMalacas, Carhuaquero y Cañón del Pato, endonde éstos oscilan en modo no amortiguado. Seconcluye que el sistema es inestable para estaperturbación.

ARTICULOS PRINCIPALES

-0.100 1.920 3.940 5.960 7.980 10.00

1.10

1.00

0.90

0.80

0.70

0.60

0.50

1.10

1.10

0.90

0.80

0.70

0.60

0.50

0.004 s1.027 p.u.

0.004 s1.011 p.u.

0.004 s1.011 p.u.

0.729 s0.923 p.u.

0.731 s0.908 p.u.

0.742 s0.898 p.u.

9.177 s0.985 p.u.

8.913 s0.933 p.u.

9.066 s0.942 p.u.

9.166 s0.954 p.u.

9.316 s1.963 p.u.

0.016 s0.991 p.u.

0.709 s0.934 p.u.

0.102 s0.585 p.u.

MACHALA_230

MACHALA_69

ZORRITO2

TALARA_2 PIURAO_2

CHICLAY20.004 s1.036 p.u.

0.827 s0.962 p.u.

-0.100 1.920 3.940 5.960 7.980 10.00

VOLTAGE MAGNITUDE IN P.U.

VOLTAGE MAGNITUDE IN P.U.

Fig. 6. Tensiones, pérdida unidad de Malacas con el modelo dealivio de carga por mínima tensión

14 Octubre - Noviembre 2004

Abastecimiento radial de Tumbes y Piura desdeEcuador

Las secuencias hidrológicas de Ecuador y Perúson complementarias, es decir, cuando Ecuadorestá en período lluvioso, Perú está en época nolluviosa, y viceversa. Es así que se analizó la posi-bilidad de abastecer desde el sistema ecuatorianolas demandas Tumbes y Piura, que comprenden alas subestaciones de Zorritos, Talara y Piura.

La demanda que el sistema ecuatoriano puedeabastecer a la zona Norte del Perú está limitadopor la capacidad del autotransforma-dor existente de 138/69 kV, 100 MVAde la subestación Machala, y corres-ponden a la diferencia entre esta capa-cidad y la demanda de la EmpresaEMELORO, ello se aprecia en eldiagrama unificar de la figura 3. Envirtud de ello, la demanda que sepuede abastecer es del orden de 50MW para demanda mínima y 35 MWpara demanda media; en demandamáxima no es posible abastecer cargadel sistema peruano debido a que lademanda de la subestación Machalaes de 87 MW. Dada estas limitaciones,en demanda media y mínima, se

podrá abastecer a las subestaciones de Zorritos yTalara, mientras que en demanda mínima sepodrá ampliar la cobertura hasta la subestación dePiura. En demanda máxima no es posible elsuministro de cargas del Perú desde Ecuador.

Las maniobras de sincronización serán en labarra de 220 kV de Zorritos y la separación de lossistemas será mediante la desconexión de línea de220 kV Piura Chiclayo, en el caso de suministrarhasta Piura; y para el caso de sólo alimentar a lassubestaciones de Zorritos y Talara, la desconexiónserá en la línea de 220 kV Talara Piura.

-0.1000 1.520 3.140 4.760 6.380 8.000 -0.1000 1.520 3.140 4.760 6.380 8.0

-0.1000 1.520 3.140 4.760 6.380 8.0-0.1000 1.520 3.140 4.760 6.380 8.000

360.00

250.00

320.00

200.00

280.00

150.00

240.00

100.00

200.00

50.00

160.00

0.00

120.00

-50.00

91.35

120.00

72.21

110.00

53.07

100.00

33.93

90.00

14.79

80.00

-4.350

70.00

SYM CAÑDPATO

SYM AGUAYTIA

TOTAL ACTIVE POWER IN MW TOTAL ACTIVE POWER IN MW

SYM CARHUAQU

SYM MALACAG4

SYM SANGABAN

SYM MACHUPIC

TOTAL ACTIVE POWER IN MWTOTAL ACTIVE POWER IN MW

Fig.7 Generación de potencia activa, salida de C. H. Carhuaquero

Fig. 8. Tensiones, salida de la línea de interconexión

0.377 s1.217

1.162

1.108

1.053

1.00

0.94-1.00 2.919 5.938 8.957 11.98 15.0

1.204 p.u.0.390 s1.201 p.u.0.379 s

1.189 p.u.

0.386 s1.185 p.u.

14.386 s1.086 p.u.

14.406 s1.092 p.u.

14.456 s1.074 p.u.

14.436 s1.070 p.u.

0.010 s1.017 p.u.

0.010 s0.976 p.u.

0.010 s0.956 p.u.

CHICLAY2

ZORRITO2

PIURAO_2

TALARA_2

ARTICULOS PRINCIPALES

15Octubre - Noviembre 2004

Conclusiones

Dada la importancia de la interconexión inter-nacional de los sistemas eléctricos de Ecuador yPerú ameritó la realización de estudios eléctricoscon el propósito de buscar una operación confia-ble de los sistemas involucrados; éstos serviráncomo uno de los elementos para definir los proce-dimientos de operación del sistema.

Los estudios eléctricos mostraron la viabilidadtécnica de la sincronización y transferencia de lacarga de Machala al sistema peruano en todos losescenarios. También se mostró la posibilidad desuministrar energía eléctrica, en escenarios dedemanda media y mínima a Tumbes, y hastaPiura en demanda mínima, radialmente desde elsistema ecuatoriano.Para evitar la interrupciónparcial del suministro a la red de distribución de laEmpresa EMELORO, luego de la sincronización ytransferencia al sistema peruano, se deberámodificar el esquema de alivio de carga pormínima frecuencia, a 59.00 Hz el primer escalón,actualmente está configurado en 59.4 Hz.

Para un adecuado comportamiento delsistema, cuando Machala opere radialmente conel sistema peruano, luego de una pérdida intem-pestiva de la unidad a gas natural de 80 MW deMalacas, se deberá de implementar un esquemade alivio de carga por mínima tensión en elsistema de distribución de EMELORO.

Si bien es cierto, aún existen pendientes del tiponormativo y regulatorio en las leyes peruanas, lainterconexión eléctrica entre Perú y Ecuador esuna evidencia de la voluntad de cooperaciónmutua, aprovechamiento racional de las fuentesenergéticas y el camino hacia la integraciónintercontinental.

Referencias

Autores

[1] Hidro Québec International "

". Noviem-bre 2000.[2] ISA - CENACE

, 2003.[3] TRANSELECTRIC, CENACE yREP "

" Julio 2004.

Ingeniero Electricista, UniversidadNacional de Ingeniería Lima-Perú,

promoción 1978-2; con estudios de post-grado deespecialización en Control Moderno de Sistemasde Potencia, en la Universidad Federal de SantaCatarina-Brasil en 1982, y especialización enAdministración, en la Escuela Superior deAdministración de Empresas (ESAN) en 1997. Jefede Planta en CEYESA, fabricación de tableroseléctricos (1978-1979); SECIGRA del MINEM en elProyecto del sistema de distribución deHuarochirí (1980); Supervisor de Operaciones1980-1993; Jefe de la Unidad de Operaciones deETECEN 1994-Junio1996; Jefe de Unidad de Man-tenimiento Especializado Julio 1996-Febrero 1998;Asesor del Ministerio de Energía y Minas, en laelaboración de la Norma Técnica para laCoordinación de la Operación en Tiempo Real delos Sistemas Interconectados Febrero 1998; Direc-tor de ElectroNorte 1998; Gerente de Coordina-ción del Sistema en ETECEN 1999-2002; actual-mente se desempeña como Gerente de Operacióndel Sistema en Red de Energía del Perú.

IngenieroElectricista, Universidad Nacional de IngenieríaLima-Perú 2000. Supervisor del Centro de Controlde ETECEN 1996-2003. Coordinador de la Opera-ción del Sistema Eléctrico Interconectado Nacio-nal del Perú (1999-2000). Estudios de Maestría enla Universidad Nacional de Ingeniería Lima-Perú(2002-2004). Estudios Eléctricos de la OperaciónRadial de la Interconexión Perú Ecuador (2003-2004). Actualmente se desempeña como especia-lista del Departamento. de Análisis Operativo dela Gerencia de la Operación del Sistema en Red deEnergía del Perú.

Pre-sentación de resultados del estudio de laInterconexión Ecuador - Perú

"Estudios Eléctricospara la Operación Interconectada Co-lombia Ecuador a nivel de 230 kV"

Estudios Eléctricos de la OperaciónRadial de la Interconexión Perú -Ecuador

ALBERTO MUÑANTE AQUIJE

FREDDY RENGIFO VELA

-0.100 0.92 1.940 2.960 -3.980 5.00

-0.100 0.92 1.940 2.960 -3.980 5.00

MALACAG4

CARHUAQU

CAÑDPATO

SYM ROTOR ANGLE WITH REFERENCE TO REFERENCE MACHINE ANGLE IN DEG

SYM SPEED IN PU

MALACAG4

CARHUAQU

CAÑDPATO

197.9

118.8

39.60

-39.57

-118.7

-197.9

1.213

1.160

1.106

1.053

1.000

0.950

Fig. 9. Falla trifásica en la línea Paramonga - Chimbote

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16 Octubre - Noviembre 2004