2014 Estudio de operatividad de la central térmica de emergencia Cachimayo
EMPRESA DE GENERACION ELECTRICA MACHUPICCHU S.A. Estudio de Operatividad de la CTE Cachimayo 07/03/2014
I.
Generalidades EGEMSA, es una empresa de generación de energía eléctrica, la misma que cuenta con las siguientes instalaciones: 1) La Central Hidroeléctrica de Machupicchu está localizada en la Región del Cusco, provincia de Urubamba, distrito de Machupicchu en el valle del río Vilcanota, con coordenadas UTM 8542276.13 Sur y 764260.01 Este, a una cota promedio de 1787 m.s.n.m. la Central Hidroeléctrica Machupicchu que es la principal fuente de generación de EGEMSA, el cual está conformado por tres grupos generadores del tipo Pelton con una capacidad instalada de 30 MW cada uno. La Central Hidroeléctrica Machupicchu I fase, con una potencia efectiva de 88.8 MW, situada en un extremo del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional, conectada a través de líneas de transmisión de 138 kV, con una extensión mayor a 500 Km.
Diagrama 1. Unifilar Central Hidroeléctrica y Subestación Machupicchu.
2) La Central Térmica Dolorespata con una Potencia Efectiva de 11.45 MW, con 7 unidades de generación (2 Sulzer, 2 Alco y 3 General Motors).
ESTUDIO DE OPERATIVIDAD DE LA CTE CACHIMAYO – 2014 - EGEMSA
1
Diagrama 2. Unifilar de la Central Térmica Dolorespata.
CENTRAL
POTENCIA INSTALADA Y EFECTIVA DEL PARQUE GENERADOR POTENCIA POTENCIA Nº GRUPOS TIPO DE INSTALADA (MW) EFECTIVA (MW) GRUPO
C.H. MACHUPICCHU Grupo Nº 1 Grupo Nº 2 Grupo Nº 3 TOTAL HIDRÁULICA C.T.DOLORESPATA Sulzer Nº 1 Sulzer Nº 2 Alco Nº 1 Alco Nº 2 General Motors Nº 1 General Motors Nº 2 General Motors Nº 3 TOTAL TÉRMICA TOTAL
30.15 30.15 30.15 90.45
29.30 29.95 29.55 88.80
1 1 1 3
Pelton Pelton Pelton
1.00 2.12 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 15.62
0.89 1.87 1.63 1.75 1.75 1.83 1.73 11.45
1 1 1 1 1 1 1 7
Electrógeno Electrógeno Electrógeno Electrógeno Electrógeno Electrógeno Electrógeno
106.07
100.25
10
UBICACIÓN
Machupicchu / Cusco Machupicchu / Cusco Machupicchu / Cusco
Cusco / Cusco Cusco / Cusco Cusco / Cusco Cusco / Cusco Cusco / Cusco Cusco / Cusco Cusco / Cusco
Tabla 1. Potencia Instalada y Efectiva del Parque Generador de EGEMSA.
3) La Subestación Machupicchu, está localizada en la Región del Cusco, provincia de Urubamba, distrito de Machupicchu en el valle del río Vilcanota, con coordenadas UTM 8542235.36 Sur y 764408.65 Este. La Subestación Machupicchu, cuenta con una capacidad de transformación de 107.5 MVA la cual incluye los tres transformadores de los grupos de generación de 138/13.8 KV de una potencia de 33.5 KV cada uno destinados a recibir la energía generada en la Central Hidroeléctrica de Machupicchu, un transformador repotenciado de 7/7/3 MVA a 9.5/9.5/4 MVA de tres devanados de ESTUDIO DE OPERATIVIDAD DE LA CTE CACHIMAYO – 2014 - EGEMSA
2
138/60/10.5 KV, que suministra energía a la ciudad de Quillabamba (60 KV), Aguas calientes y represa, Machupicchu pueblo, ciudadela y también es vía alternativa para alimentar los Servicios Auxiliares de la Central Hidroeléctrica (10.5 KV), cuenta con dos bahías que corresponden a las líneas L-1001 y L-1002, que se dirigen a la subestación de Cachimayo y subestación de Quencoro (propiedad de REP) respectivamente, así como el equipamiento correspondiente a una subestación: interruptores de potencia, seccionadores, relés de protección, pararrayos, transformadores de corriente, tensión, medida y protección, etc.
Figura 1. Vista aérea de la Subestación Machupicchu.
4) La Subestación Cachimayo, con capacidad de transformación de 138 a 60, 34, 22.9 y 10.5 kV a través de 2 transformadores de potencia, la misma que atiende clientes regulados y libres.
Diagrama 3. Unifilar Subestación Cachimayo.
5) La Subestación Dolorespata, con capacidad de transformación de 138 a 10.5 kV, atiende la demanda de clientes regulados de la ciudad de Cusco, así como la generación de la Central Térmica Dolorespata. Anexo B
ESTUDIO DE OPERATIVIDAD DE LA CTE CACHIMAYO – 2014 - EGEMSA
3
Figura 2. Vista aérea de la Subestación Cachimayo.
Figura 3. Vista aérea de la Subestación Dolorespata.
ESTUDIO DE OPERATIVIDAD DE LA CTE CACHIMAYO – 2014 - EGEMSA
4
Diagrama 4. Unifilar del Área de Influencia de las Instalaciones de EGEMSA.
6) Represa de Sibinacocha, es una instalación de regulación estacional, con una capacidad nominal de 110 Hm3, la misma que actualmente no se utiliza en forma extensiva por la suficiente capacidad de caudal del río Vilcanota. Cuando se opere con la II Fase de la Central Hidroeléctrica Machupicchu, se realizara la regulación del caudal con ésta instalación.
Figura 4. Vista fotográfica de represa de Sibinacocha.
ESTUDIO DE OPERATIVIDAD DE LA CTE CACHIMAYO – 2014 - EGEMSA
5
Como parte de la expansión y mejora continua de sus instalaciones, EGEMSA viene ejecutando las obras de la segunda fase de recuperación de la Central Hidroeléctrica Machupicchu, con una potencia adicional de 99.86 MW, la misma que por los sistemáticos retrasos en la obra, atribuidos al Contratista, se tiene previsto el ingreso en operación en enero del 2015. Este proyecto hidroeléctrico usa el mismo túnel de aducción de la central actual. Así mismo, Luz del Sur viene ejecutando las obras de la Central Hidroeléctrica Santa Teresa, con una potencia de 98.12 MW, la misma que tomará aguas turbinadas de la Central Hidroeléctrica Machupicchu y las conducirá a sus instalaciones por un nuevo túnel de aducción a presión. Se requiere realizar una parada de la Central Hidroeléctrica Machupicchu, con la finalidad de interconectar los sistemas hidráulicos comunes con la central hidroeléctrica Santa Teresa, la misma, después de varias fechas tentativas, finalmente se determinó realizar a partir de las 00:00 horas del 16 de abril del presente año. Debido a la deficiencia energética en parte sur del SEIN y al impacto energético que conlleva realizar una parada de la C.H. Machupicchu con una potencia de 88.8 MW; por su extrema ubicación en el SEIN y el retraso en la Puesta en Servicio de la línea de transmisión en 220 kV, Machupicchu – Suriray – Abancay – Cotaruse, es necesario reforzar el Sistema Sur Este del SEIN, con el objetivo de mitigar el racionamiento energético. En ese sentido, el Ministerio de Energía y Minas emitió la Resolución Ministerial N° 3862013-MEM-DM (Anexo M), donde se declara en situación excepcional la operación del SEIN en el área comprendida por Cusco, Apurimac y Puno, durante un periodo de 45 días calendarios, contados desde la fecha de inicio de parada de la central hidroeléctrica Machupicchu, declarando la existencia de situación de restricción temporal de generación para el abastecimiento seguro y oportuno de energía eléctrica, por lo que encargan a EGEMSA y Electro Sur Este S.A.A., la contratación y puesta en servicio de 20 y 10 MW respectivamente. En Anexo A, se adjunta la Resolución Ministerial N° 386-2013-MEM-DM. EGEMSA, contrató los servicios de Aggreko International Projects LTD, Sucursal Peruana, para la implementación, puesta en servicio, operación y retiro de una Central Térmica de Emergencia en la Subestación Cachimayo (CTE Cachimayo), con las siguientes características:
PUNTOS DE CONEXIÓN DE LA CTE CACHIMAYO AL SISTEMA ELÉCTRICO DE LA ZONA SUR ESTE DEL SEIN Ubicación de la CTE Cachimayo
Puntos de Conexión Subestación
Distrito de Cachimayo de la Provincia de Anta - Departamento de Cusco
Tensión (kV)
Potencia Efectiva Frecuencia (MW) (Hz) 12 MW
10.5 Cachimayo
60 22.9
(1x4MW+1x8MW) 8 MW (1x4MW+1x4MW)
Tabla 2. Puntos de conexión de la CTE Cachimayo, al SEIN.
ESTUDIO DE OPERATIVIDAD DE LA CTE CACHIMAYO – 2014 - EGEMSA
6
II.
Resumen de la ingeniería del proyecto Este nuevo proyecto; usará las instalaciones existentes en la Subestación de Cachimayo las cual cuales se encuentran integradas al SEIN e inyectaran la energía generada en los niveles de tensión de 10.5 Kv y 22.9 Kv de esta subestación. Para la inyección de la energía en 10.5 Kv se realizará el cambio del transformador de tres devanados de esta subestación por un transformador de dos devanados similar al que cuenta la subestación de Dolorespata (Cusco) con una capacidad de 12.5 MVA 10.5/138 Kv. Esta central estará compuesto por 25 unidades compactas de generación (conteiner) con una potencia individual de mínima de 970 Kw, de las cuales se deben considerar 3 unidades de reserva, haciendo que la planta cuente con una capacidad instalada no menor de 24.25Mw y una potencia de operación de 21.34 Mw; este valor debe ser mayor al requerido; debido a los efectos de perdida de eficiencia por altura. POTENCIA REQUERIDA Nº DE UNIDADES POTENCIA POTENCIA TOTAL BARRA DE MINIMAS INSTALADA (Kw) (Kw) CONEXIÓN (Kv) 15 970.00 14 550.00 10.5 CACHIMAYO 10 970-00 9 700.00 22.9 CAPACIDAD INSTALADA (Kw) 24 250.00 Tabla 3. Potencia requerida para la central térmica de emergencia. UBICACIÓN
Estos generadores estarán distribuidas en la subestación en grupos de 5 unidades cada uno, 2 de estos grupos inyectaran la energía generada (8 Mw) en la barra de 22.9 Kv y los otros tres lo harán en la barra de 10.5Kv del transformador de 12.5Mv cambiado (12 Mw). Cada unidad de térmica genera la energía que se menciona en el cuadro anterior, en un nivel de tensión de 0.467 Kv, lo cual hace necesario hacer uso de transformadores elevadores de 0.467/10,5Kv y 0.467/22,9 Kv. Para lo cual en cada grupo de unidades se usarán dos transformadores de 3.15 Mva cada uno, haciendo una capacidad de trasformación total de 6.3 Mva por grupo de unidades. Toda esta información de muestra en los Anexos del presente estudio.
Diagrama 5. Unifilar Simplificado de la Conexión de la CTE Cachimayo.
ESTUDIO DE OPERATIVIDAD DE LA CTE CACHIMAYO – 2014 - EGEMSA
7
Diagrama 6. Detalle de Conexión de la CTE Cachimayo. Anexo B
III.
Concusiones
IV.
El presente proyecto atenuará el racionamiento de la demanda y a su vez permitirá realizar la parada de la C.H. Machupicchu. Es evidente la urgencia de nuevos proyectos energéticos en el sur de nuestro país, de otro modo, no sería necesario la implementación temporal de centrales de emergencia.
Unifilar del sistema del proyecto En los diagramas 3 y 4, se muestra el diagrama unifilar de la Subestación de Cachimayo sin el proyecto y con el proyecto de generación adicional que se instalara.
ESTUDIO DE OPERATIVIDAD DE LA CTE CACHIMAYO – 2014 - EGEMSA
1
