Análisis de la correlación entre costo de falla y nivel de cortocircuito en el sistema eléctrico nacional

Abstract

Esta memoria investiga la correlación entre el costo de falla y el nivel de cortocircuito (SCL) en el Sistema Eléctrico Nacional (SEN) de Chile. La creciente incorporación de tecnologías de generación variable conectadas con convertidor (TGVCC), como la energía solar fotovoltaica y eólica, ha transformado el panorama energético chileno, aumentando la capacidad instalada de generación renovable de 2.843 MW en 2016 a 13.852 MW en 2023. Sin embargo, esta transición trae consigo desafíos significativos para la estabilidad de los sistemas eléctricos de potencia (SEP), ya que la penetración masiva de TGVCC puede reducir los niveles de corrientes de cortocircuito, haciendo que los SEP sean más vulnerables a inestabilidades durante contingencias. El estudio se centra en analizar 141 fallas de cortocircuito ocurridas en el SEN, identificando una relación entre el SCL del punto de falla y el costo asociado. Se construyó una base de datos con información detallada de estas fallas, permitiendo calcular los costos económicos derivados de la energía no suministrada (ENS). Los resultados muestran que existe una tendencia general en la que la robustez del punto de falla, medida por el SCL, es proporcional al costo de la falla. El análisis revela que los cortocircuitos en la red de 66 kV son los más frecuentes, debido a la vulnerabilidad de su infraestructura, mientras que las redes de 220 kV y 500 kV son menos afectadas por estos eventos. Esto se debe a que las causas de los cortocircuitos en 66 kV están más relacionadas con factores externos y la debilidad de la infraestructura, mientras que, en niveles de tensión más altos, las causas son más intrínsecas, como descargas atmosféricas o fallas en la aislación. Las funciones obtenidas para estimar el costo de falla en función del SCL varían según el nivel de tensión, reflejando las diferentes vulnerabilidades de la infraestructura en cada caso. Este estudio proporciona una herramienta valiosa para la planificación y mejora de la red eléctrica, permitiendo identificar puntos críticos y priorizar inversiones en robustez para minimizar los costos económicos y sociales de las fallas.