Líneas
de Transmisión de Potencia en DC
Sistemas HVDC
Desde los inicios de la transmisión de energía
eléctrica se ha implementado la transmisión de corriente continua, no obstante,
ésta presenta considerables desventajas, como la dificultad de utilizar transformadores
para variar niveles de tensión, recordemos que el flujo en el núcleo de un transformador debe estar variando (ley de Faraday) y esto se logra con una corriente variable en el tiempo, recordemos también el los generadores generan en AC presentando complicaciones para rectificar voltajes generados,
etc.
Sin embargo la investigación y el desarrollo en esta área nunca ha sido
abandonada, buscándose siempre nuevas y más eficientes formas de
transmisión de corriente continúa. Si bien es cierto
que los avances en la electrónica de potencia permitieron el progreso de
esta tecnología y la posibilidad de convertir la corriente alterna en continua y
recíprocamente,con dispositivos sin partes móviles y altos rendimientos.La
transmisión de corriente continua de alto voltaje HVDC (High Voltage Direct
Current) requiere ciertos componentes, entre ellos, sistemas de rectificado e
inversión que permitan conectar éstas redes con redes AC, lo que además permite
la conexión de sistemas AC de distintas frecuencias o que estén desfasados, etc.
Las aplicaciones más habituales de los sistemas HVDC se basan en aplicaciones
donde el uso de AC no es técnicamente o económicamente viable.
Algunas de las
aplicaciones:
- Líneas de transporte de potencia a largas distancias.
- Transmisión de potencia en entornos marinos o subterráneos.
- Conexión de sistemas eléctricos asíncronos.
- Estabilización del sistema eléctrico.
La transmisión se puede hacer de muchas formas ya sea
subterránea, submarina y aérea,y en todas causando menos daño a la naturaleza y
logrando llegar a lugares mucho más alejados.
Principales
Ventajas
1. Reactancia.
El sistema DC no introduce una reactancia de la línea. Esto se traduce en mayor capacidad de
transferencia de potencia de la línea. Para
los sistemas radiales, al igual que los sistemas de distribución, caída de
voltaje también se reduce.
2. Resistencia
El sistema DC tiene menor resistencia de línea que los sistemas de CA así, la
disminución de pérdidas de línea. AC
tiene un sistema llamado "efecto piel" debido a su frecuencia de 60
Hz que presenta mayor resistencia a la línea.
3. Potencia
En DC, No tenemos Potencia Reactiva. la potencia es sólo la componente real. Esto significa que el operador del
sistema no tiene por qué preocuparse a la suficiencia de energía reactiva para
mantener la seguridad y la estabilidad del sistema. Además, como se explica anteriormente,
la falta de potencia reactiva se traduce en mayor potencia real, capacidad de
transferencia de línea superior y la utilización de la capacidad de los
generadores.
4. Frecuencia
En DC, la frecuencia es cero, así que esta no será una variable que se deba controlar. Además, la conexión no requerirá la
sincronización y la estabilidad transitoria durante la culpa de compensación y
el cambio no es ya un motivo de preocupación. Y
que es más importante, electromagnéticos "radiación" y la
interferencia ya no son un motivo de preocupación.
3. Susceptancia
DC sistema no introduce Susceptancia en la línea eliminando así el efecto de la
corriente de carga y más de voltajes en el sistema. Esto también se traduce en mayor
capacidad de transferencia de potencia de la línea, especialmente para la
clandestinidad y cables submarinos.
4. Análisis
En el análisis de sistema de CA se utilizan siempre los números complejos,
mientras que DC es sólo un número real, por lo tanto, se simplifica el
análisis.
5- Menos Conductores
En DC solo se
necesitan dos conductores.
6- Menor esfuerzo mecánico
en las torres
Torres más esbeltas ya que, a diferencia
de lo ocurrido por AC, en corriente continua se requieren un menor número de
líneas (generalmente 2 conductores) y por lo tanto, se necesita una menor
resistencia mecánica en las torres.
La transmisión de energía eléctrica en
HVDC es muy útil y ventajosa para solucionar problemas como las distancia,
inestabilidad, conectar sistemas asíncronos, etc. Cuando se requiere una línea
a una distancia mayor que 800 Km es muy favorable construirla en HVDC ya que el costo es menor que la
transmisión en HVAC, pero en una distancia menor ya no es conveniente
debido a que el costo de rectificación e inversión es demasiado alto y no se compensa con el ahorro en
la transmisión. La transmisión se puede hacer de distintas formas ya sea
subterránea, submarina y aérea, y en todas generando menos daño a la naturaleza
y pudiendo llegar a lugares mucho más alejados. La transmisión en HVDC
es mucho más estable y más controlable que
en HVAC, logrando transmitir mucha más energía eléctrica manteniendo una
potencia que se podría decir independiente de la distancia que tenga la línea
de transmisión. Las perturbaciones en la línea son menores y es mucho más fácil
la inyección de energía eléctrica proveniente de fuentes renovables como la
energía eólica, solar, etc.
La
transmisión en HVDC se puede hacer por líneas aéreas,subterráneas o submarinas.
Transmisión
submarina:
La transmisión en corriente alterna por
cable submarino estálimitada a ~130
kilómetros por la reactancia propia del cable. La transmisiónHVDC es la más
eficiente y es el único medio para largas distancias. Los sistemas HVDCcon
cables submarinos interconectan sistemas en distancias mayores a 600
kilómetroscon potencias hasta 1.000 MW, establecidos a profundidades no mayores
a 80 m.
Transmisión
subterránea:
La
transferencia de energía por medio de líneas subterráneas HVDC a zonas
aglomeradas donde es imposible la instalación de generación (zonasurbanas con
gran crecimiento demográfico y energético). Este tipo de líneas permiten
latransmisión de energía eléctrica de una manera más fácil
y prácticas en aquellas regiones en donde el espacio aéreo es
limitado.
Transmisión
aérea:
Las
líneas aéreas de un sistema HVDC presenta muchas ventajasimportantes con
relación a las aéreas HVAC en todos los sentidos. Una ventaja es eltamaño de las torres. Si bien la distancia
entre líneas debido a la tensión es mayor enHVDC
(en un factor ¥3), el número de líneas es menor (dos líneas en HVDC frente a
tresen HVAC). Esta diferencia en la distancia entre líneas es debida a que en
AC depende dela tensión entre fases, mientras que en DC depende de la
existencia entre fase y tierra. Elresultado son unas torres de menor tamaño y
menor necesidad de corredor de paso.
Principales desventajas de los sistemas de transmisión HVDC
· Las subestaciones de conversión generan armónicos de corriente y de tensión, mientras que el proceso de conversión es acompañado por el consumo de potencia reactiva. Como resultado, es necesario instalar caras unidades de filtro-compensación y de compensación de potencia reactiva.
· El número de subestaciones dentro de un moderno sistema de transmisión HVDC multi-terminal, puede ser mayor que seis, y no están permitidas grandes diferencias en sus capacidades. Además mientras mayor sea el número de subestaciones, la subestación más pequeña tiende a tener una diferencia en su capacidad.
· Los componentes de alta frecuencia que se encuentran en los sistemas de transmisión de corriente directa puede causar interferencia de radio, en las líneas de comunicación que se encuentran cerca de la línea de transmisión HVDC.
· La conexión a tierra de una línea de transmisión HVDC implica una instalación compleja y difícil, ya que es necesario construir un contacto fiable y permanente a la Tierra para un correcto funcionamiento y para eliminar la posible creación de peligrosas “tensiones de paso.”
Algunas de las desventajas enumeradas
anteriormente pueden ser eliminadas con el uso de las nuevas tecnologías. En
particular, las desventajas tales como una falla de potencia total del sistema
de transmisión HVDC durante cortocircuitos en el sistema de alimentación de CA
y el consumo de energía reactiva se pueden eliminar por completo, o en su
mayoría, con el uso de tiristores de desconexión.
Los costos de
estas estaciones pueden ser compensados por menores costos de construcción de
líneas de transmisión de corriente continua, pero las compensaciones requieren
líneas de corriente continua, de considerable longitud.
Los mayores
proyectos realizados hasta la fecha son:
- Mayor enlace construido (Itaipu, Brasil): 6.300 MW, ±600 kV. Año 1985.
- El mayor convertidor (Gorges-Changzhou, China): 1.500 MW, 500 kV. Año 2002.
- El cable subterráneo de mayor longitud con tecnología VSC (Murraylink, Australia):180 km, 200 MW. Año 2002.
- El mayor sistema VSC (Cross Sound, USA): 330 MW. Año 2002.
- Primera carga en alta mar (plataforma petrolífera Troll, Noruega): 2 x 42 MW.(Proyecto en año 2002).
- Primer sistema multiterminal (Québec-Nueva Inglaterra, Canada): 2000 MW. Año1992.
- El cable submarino tendido a mayor profundidad (Italia-Grecia): 1000 m. Año 2001.
- Tres gargantas Shanghái (China). Tecnología de conmutación con tiristores desegunda generación, línea de 900km, 3000MW, 150KV. Año 2007.
- Instalación de línea eléctrica aérea de deshielo. Levis De-Icer Canadá ± Levis. 250MW, 242Km, 17Kv. Año 2008
Subestación cerca de Quebec, The Levis De-Icer is a High voltage direct current (HVDC) system, aimed at de-icing multiple AC power lines in Quebec, Canada. It is the only HVDC system not used for power transmission.
In the winter of 1998, Québec's power lines were toppled by icing, sometimes up to 75 mm. To prevent such a damage, a de-icing system was developed
- Proyecto Ballia-Bhiwadi, ( India). Línea de 700Km. 2500MW a 500Kv año 2009
ABB Proyectos HVDC
Siemens HV Direct Current Transmission System
Dubai Drydocks to build HVDC platform for TenneT
Siemens HV Direct Current Transmission System
Dubai Drydocks to build HVDC platform for TenneT
