1-2+Jan+Johansson+-+Tecnología+HVDC ABB

ABB Group June 19, 2013 | Slide 1

Tecnologa HVDC Characteristicas y Beneficios

Jan G. Johansson, Power Systems HVDC, Santiago de Chile, 2013-06-05


Tecnologa HVDC La tecnologa HVDC no es nueva!

La primera transmisin comercial en 1954 (100 kV, 20 MW).

Interconexin entre la Suecia continental y la isla de Gotland en el mar Bltico.


ABB Pionero de HVDC

1954 - Primer enlace HVDC comercial, con vlvulas de vapor de mercurio 1970 - Primeras vlvulas de tiristores para HVDC 1997 - La primera instalacin comercial de HVDC Light 2006 - Primer laboratrio para pruebas 800 kV UHVDC de largo tiempo 2008 - Primer sistema y productos de 800 kV UHVDC 2009 - El cable de potencia mas largo del mundo, de 580 km, en operacin 2010 - Cuarta generacin de HVDC Light


Qu es la Tecnologa HVDC

Partes principales:

Estaciones de conversin Bidireccionales

Lnea de corriente continua Lneas areas Cable submarino o subterrneo Mix de ambas Back to Back

A diferencia de la transmisin tpica en corriente trifsica alterna, en

HVDC se utiliza corriente continua lo que segn la necesidad supone

ventajas tcnicas, econmicas y de impacto al medio ambiente.


Tecnologa HVDC Razones tpicas para el uso de esta tecnologa

Interconexin de redes asncronas

Transmisin de grandes potencias a largas distancias

Transmisin por cable submarino (> 80-100 km)

Control de flujo de potencia (activa)

Tecnologa HVDC Conversin de Lneas existentes de CA a CD

Ventajas:

Utilizacin de estructuras y lneas existentes

No se requieren nuevos derechos de paso

Tiempos de ejecucin reducidos

En case de doble circuitos, las potencias pueden aumentar hasta 300%

Reduccin de prdidas, mayor estabilidad y control efectivo de la potencia



Tendencias especficas afectando el uso de HVDC

La integracin de energa renovable Hidroelctrica remota Elica costa fuera Potencia solar

Refuerzo de la red elctrica Para aumentar el comercio de energa Para compartir reserva rodante Para el soporte de energa renovable intermitente


Tendencias generales afectando el sector elctrico

Reformas de reglamento

La globalizacin aumento en inversiones transfronterizas

Aumento del comercio elctrico

La urbanizacin

Exigencias aumentadas en la calidad de energa

Incremento del uso de produccin renovable

Tiempos de implementacin reducidas

Monopolios de transmisin desafiados

El aumento de la competitividad de electricidad

HVDC o HVAC? Consideraciones

Al planear una interconexin se debe considerar: Frecuencia de los sistemas

Potencia a transferir

Subestaciones de instalacin

Rigidez de los sistemas

Requerimientos de estabilidad

Requerimientos de confiabilidad

Propagacin de disturbios

Aspectos medioambientales

Permisos

Etc.


Control de la potencia activa

U1 sin(a1) U2 sin(a2)

X (~ a la distancia)

)sin( 2121 aa

X

UUP

3021 aa (para mantener estabilidad transitoria)

Corriente Continua U1 sin(a1) U2 sin(a2)

El flujo de potencia no depende de los ngulos de los sistemas.

DCDC IUP

NDC II 0DCDC IUP

Corriente Alterna

Se puede cambiar el sentido de potencia

Xtot=Xl -Xc


Capabilidad de transferencia de una linea CA Clculos simplificados

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

km

MW Caso: Lnea de 230 kV sin compensacin, a1-a2=30 Caso: Lnea de 230 kV con 50% de compensacin, a1-a2=30 Caso: Lnea de 500 kV sin compensacin, a1-a2=30 Caso: Lnea de 500 kV con 50% de compensacin, a1-a2=30

Distancia entre Santiago y Puerto Montt

HVDC +/- 500 kV


Capacidad de transferencia de un circuito HVDC HVDC +/- 600 kV

HVDC +/- 800 kV


Capabilidad de transmisin versus distancia La capabilidad de una lnea CA baja con distancia*

Efectos de distancia, lnea CA: Bajadas lmites de estabilidad (voltaje, ngulo)

Posibles problemas con flujos paralelos

Dispositivos FACTS, SVCs y SCs, para aumentar lmites de estabilidad y mitigar flujos paralelos

Demanda variable de potencia reactiva

Estaciones de switcheo intermedias, por ejemplo cada ~300 km por razones de TOV, TRV, perfil de voltaje

Efectos de distancia, lnea CC: No lmite de distancia por estabilidad

No necesidad de estaciones intermedias

No flujos paralelos por falta de control

Menor cambio en niveles de corto-circuito

No demanda aumentada en potencia reactiva

* Curva St Clair

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 200 400 600 800 1000

Lo

ad

ab

ility

(M

W)

Line length (km)

Loadability versus Distance

500 kV AC500 kV DC400 kV DC

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

0 500 1000 1500 2000

Rea

ctiv

e P

ow

er p

er T

erm

inal

(M

VA

r)

Power Transfer (MW)

Reactive Power v Power Transfer (320 km, 500 kV AC-line)

Without SC

0.2 - 1.4 x SIL

With 50% SC

0.2 - 1.4 x SIL


Costo de inversin versus longitud (Costos de perdidas no considerados)

Inversin

Longitud

Costo de terminales CA

Costo Total, CA

Costo de terminales CC

Costo Total, CC Distancia crtica

Variables - Costo de tierra - Costo de materiales - Costo de trabajo - Tiempo al Mercado - Permisos - etc.

Ventajas nicas del HVDC

Los sistemas conectados pueden trabajar independientemente: Sin coordinacin de control de frecuencias

Sin reglas comunes para reservas, de load shedding, limites de estabilidad transitoria y de desviaciones transitorias de frecuencia

Sin transferencia de perturbaciones desde un sistema al otro

Un enlace HVDC puede dar soporte a un sistema de CA en caso de perturbaciones

No se necesita sobre-dimensionar el enlace por razones de estabilidad

No hay riesgo de sobrecarga y desconexin de un enlace HVDC

No contribuye al nivel de corto-circuito

Permite el control rpido y preciso del flujo de potencia activa


Tecnologas HVDC


Diferentes tipos de convertidores HVDC

Conmutacin natural; HVDC Clsico; convertidores de corriente (CSC)

Conmutacin forzada; HVDC Light; convertidores de voltaje (VSC)


R S T

wt wt

T S R

I d

R

S

T

V1 V3 V5

V4 V6 V2

U d

X=0 X=0

d U

V2 V6 V4

V5 V3 V1

T

S

R ~

d I

~

~

~

~

~

Voltaje de fase Voltaje de fase

HVDC Clsico (CSC) Conversora de seis pulsos vlvulas no controladas


HVDC Clsico Conmutacin natural, puente de seis pulsos Id

1 3 5

Ud

4 6 2

UR

US

UT

IR

IS

R

T

S

IT

UR US UT

16

12

32

34

54

56

URT UST

t


HVDC Clsico Conmutacin natural - Voltaje directa, XK=0, a=0

-60 -30 0 30 60 90 120 150 180 210 240

Udi0=3V2*Uh/URT UST USR

t


HVDC Clsico Conmutacin natural - Voltaje directa, XK=0

(Ud=Udi0 x cosa - (dx+dr) x Id x Udi0N/IdN)

-60 -30 0 30 60 90 120 150 180 210 240

Ud=3V2*Uh*cos a/URT UST USR

ta

(Ud=Udi0*cos a)

Ud1 Ud2 Rd Id Pd1 Pd2100 99 1 1 100 99101 99 1 2 202 198

-99 -100 1 1 -99 -100

Ud1 (Ud1- Ud2)

R

X P =


HVDC Clsico Relacin entre el ngulo de disparo y el desfasaje

Entonces: La convertidora de conmutacin natural siempre consuma potencia reactiva

i a1 e a

i a (a)

E a

I a1 w t 0a

(b) I d

E a I a1

30a a

(d)

E a

I a1 90aa

(c)

E a

I a1 60a a

(e)

E a

I a1

120aa

E

(f)

a

I a1

150aa

a


HVDC Clsico Estacin convertidora monopolar

Converter station Transmission line or cable

Converter

Smoothing reactor

DC filter

Telecommunication

Control system

AC filters Shunt

capacitors or other reactive

equipment

AC bus

~~


HVDC Light Una dimensin ms

HVDC

SVC

HVDC Light


HVDC Light Conmutacin forzada Voltaje

+Udc1

Udc1

Usw

Udc2

+Udc2


HVDC Light Conmutacin forzada y modulacin de ancho de pulsos


HVDC Light: Diferentes tpos de modulacin

Dos niveles

Voltaje de salida Circuito

Multi-niveles


HVDC Light Estacin convertidora simtrica

Reactores de fase Capacitores CD secos

Filtros CA

Reactor de fase

Capacitor CD

Interior

Idc

Udc

Lnea aerea o cable

Sistema de

Control

Barra de CA

Vlvulas IGBT


Tecnologas HVDC bsicas - Conversoras

AC DC

HVDCHVDC--CSCCSC

Indoor

Outdoor

AC FiltersAC Filters

DC FiltersDC Filters

Thyristor ValvesThyristor Valves

Converter Converter TransformersTransformers

AC DC

HVDCHVDC--CSCCSC

Indoor

Outdoor

AC FiltersAC Filters

DC FiltersDC Filters

Thyristor ValvesThyristor Valves

Converter Converter TransformersTransformers

AC DC

HVDCHVDC--VSCVSC

Indoor

Outdoor

IGBT ValvesIGBT Valves

AC DC

HVDCHVDC--VSCVSC

Indoor

Outdoor

IGBT ValvesIGBT Valves

HVDC Light (Conmutacin forzada) No requiere nivel mnimo de corto-circuito

No requiere nivel mnimo de potencia

No demanda potencia reactiva

Control independiente de la potencia activa y reactiva

Soporte dnmico de voltaje: Q ~= 0.5 x Pdnom

HVDC Clsico/CCC (Conmutacin natural) Nivel de corto-citcuito mnimo: SMVA > 2 x Pd

(>1.3 x Pd con CCC)

Nivel mnimo de potencia: 5-10%

Demanda potencia reactiva en los terminales

Potencias mas altas, escalas de economa


HVDC Light: Potencia Activa y Reactiva Comparacin con HVDC Clsica

1,0

0,5

I d

Q

0,13

- 0,5 Consumo de la conversora

Desbalace con la red

Suministro de bancos de capacitores y filtros

HVDC Clsica:

~ compensacin reactiva con filtros y bancos en paralelo maniobrados

0.75 0.5 0.25 0 0.25 0.5 0.75

1.25

1

0.75

0.5

0.25

0.25

0.5

0.75

1

1.25 P (p.u.)

Qgen

(p.u.) Qabs (p.u.)

Rectifier operation

Inverter operation

HVDC Light:

No requiere compensacin reactiva; STATCOM con un rango dinmico ~ 0.5Pd/+0.5Pd Mvar bajo un factor de potencia de 90%.

Operacin individual posible en qualquier punto dentro de la curva (respetando que PR~PI ), i.e. QR y QI pueden ser despachadas totalmente distintas

(Diagrama vlida en operacin BtB)


HVDC Light versus HVDC Clsica Rangos comparativos

Ucd en kV

HVDC Clsica con lneas aereas

Potencia en MW

HVDC Light con lneas aereas

800

700

600

500

2000 3000 4000 5000 6000 7000

HVDC Clsica/ HVDC Light con cables MI 400

300

200

0

0 1000

HVDC Light con cables poli-mricos


Configuraciones


Qu es la Tecnologa HVDC Lneas HVDC Configuraciones

DC DC

Retorno por tierra/mar metlico

Monopolo (asimtrico)

0 0

~~ ~~

+ DC/2

Monopolo simtrico

- DC/2 - DC/2

+ DC/2

~~ ~~

+ DC/2

Bipolo

- DC/2 - DC/2

+ DC/2

~~ ~~

~~ ~~

Respalda-a-Respalda (BtB)

+ DC/2

- DC/2 - DC/2

+ DC/2

~~ ~~

HVDC en BtB (Back-to-Back)

Lneas CA

Costo para estaciones convertidoras ++

Costo para lneas de transmisin -

Perdidas -

Disponibilidad -

Barra CA Barra CA 1500 MW

HVDC en BtB (Back-to-Back)

Lneas CA

Costo para estaciones convertidoras +

Costo para lneas de transmisin -

Perdidas -

Disponibilidad 0



HVDC en Monopolo

1500 MW

Costo para estaciones convertidoras +

Costo para lneas de transmisin +

Perdidas +

Disponibilidad -

HVDC en Bipolo

1500 MW

Costo para estaciones convertidoras 0


Perdidas +

Disponibilidad +

HVDC Multi-terminal

1500 MW 1500 MW P MW

Costo para estaciones convertidoras -


Perdidas +

Disponibilidad +

Flexibilidad con Multi-terminal

Fase 2

Fase 1

1500 MW 1500 MW P MW

Fase 2

Fase 1

1500 MW 1500 MW P/2 MW


Multiterminales: SACOI, Italia

Sardinia Corsica Italia

Originalmente construido en 1967 (200 MW con vlvulas de arco de mercurio)

Derivacin de 50MW adjuntado en Corsica en 1988

Vlvulas de arco de mercurio remplazadas por vlvulas de tiristores (300 MW)


Multiterminales: Qubec New England (QNE)

Originalmente construido en 1986 entre Des Cantons y Comerford (690 MW)

Mejorado a 2000 MW en 1990-1992, cuando tambin los terminales Radisson, Nicolet y Sandy Pond fueron adjuntados

Los terminales en Des Cantons y Comerford puestos fuera de servicio

Sigue operando como un enlace de tres terminales

ABB Group Slide 42 PowDoc id


Multiterminales: NorthEast Agra, India Potencia: 6000/8000*) MW Voltaje CD: + 800 kV Transmisin: 1728 km Multiterminal con tres estaciones conversoras

bipolares con lneas aereas, convertidoras de 12 pulsos conectadas en paralelo

Puesta en servicio: 2014-15 Transmisin a larga distancia

*) Sobrecarga continua

Alipurduar

3000 MW Pole 3

Pole 4

Bipole 2

400 kV

Pole 3Pole 3Pole 3

Pole 4Pole 4Pole 4

3000 MW400 kV

Biswanath Chariali

3000 MW Pole 1

Pole 2

Bipole 1

400 kV

Pole 1

Pole 2Pole 2Pole 2

Pole 1Pole 1

400 kV

Bipole 1

Agra

3000 MW 3000 MW Pole 3

Pole 4

Bipole 2

Pole 1

Pole 2

400 kV

+800 kV

-800 kV

~432 km ~1296 km BIPOLE 1 BIPOLE 2

Flexibilidad - Alternativa

Encuentro Cardones Sistema CC

Sistema CA

Expansion en etapas del sistema CA


Equipo y Mantenimiento

Servicios al cliente de ABB

GARANTA APOYO MEJORAS Y RESTAURACIONES PARTES

Apoyo permanente para los enlaces de HVDC; Servicios al Cliente:

Tiene un ingeniero asignado a cada enlace

Se encarga de los asuntos que puedan surgir tras la puesta en servicio

Es el punto focal de concentracin de asuntos tcnicos para conectarlos dentro de la organizacin

Portafolio: Garanta Soporte tcnico Soporte remoto Mantenimiento y servicio Partes de repuesto

1954 1960 1970 1980 1990 2000

Mejoras y restauraciones Seguimiento y retroalimentacin de experiencias de operacin

Entrenamiento de personal

Seguimiento y retroalimentacin de experiencias

Nos interesan la confiabilidad y disponibilidad de las estaciones de HVDC suministradas

La meta es identificar reas en las que se pueden hacer mejoras.

Para ello, tratamos de proveer al usuario con mtodos para evaluar el rendimiento del enlace de HVDC en estos rubros

Baltic Cable, Enlace HVDC monopolar de 600 MW Conversora HVDC Clsica

L36994

Capacitores shunt

Patio CA

Approximately 80 x 180 meters

Estacin convertidora monopolar, 600 MW/450 kV DC

Lnea CA

Lnea CD

Sala de vlvulas

Transformadores convertidor

Patio CD

Filtros rmonicos

Diferencias principales

Algunos componentes no existen en sistemas de alterna

Vlvulas y su sala

Capacitores de alta tensin de CD

Algunos existen tambin en alterna, pero son diferentes en CD

Sistema de enfriamiento de las vlvulas

Sistema de control

Equipo de maniobra de CD

Reactores en aire (especialmente el de alisado)

Resistencias en filtros

En general: Hay ms equipos que en una subestacin, pero Hay menos equipos que en una planta generadora

Estacin convertidora HVDC Clsica Casi todo es equipo convencional, excepto

Transformadores convertidor

Vlvulas de tiristores

Patio CD

Sistema de enfriamiento

Vlvulas de tiristores

No existen en sistemas de alterna

Requieren inspeccin anual

Requieren mantenimiento cada dos aos

El mantenimiento se facilita con la plataforma ad-hoc, y el acceso por dentro de la vlvula.

Tienen sistema avanzado de monitoreo; por ejemplo:

Localizacin exacta de algn tiristor fallado

Deteccin de posibles fugas en el circuito de refrigeracin. An las muy pequeas

Mantenimiento: Inspecciones

Inspecciones extensivas

En caso de tiristores fallados, reemplazo

Sala de vlvulas, 500 kV HVDC

Caractersticas tpicas de una vlvula cudruple de tiristores:

-Altura: Ca 20 m

-Peso: Ca 20 toneladas

Disposicin de componentes en un piso

Mdulo de tiristores

Mdulo de tiristores de 5, seis posiciones

Thyristor

Capacitor

Resistors

TCU

Mdulo de tiristores de 5, nueve posiciones

Sistema de enfriamiento de vlvulas

Redundante

Cuenta con

Equipo para quitar iones

Equipo para quitar oxgeno disuelto

Controles y protecciones propios

Mantenimiento: Inspecciones visuales

Cambio de aceite, Lubricacin

Limpieza

Cambio de filtros

Cambio de resina cambiadora de iones

Equipo de maniobra de CD

El equipo de maniobra en CD no es diferente del de alterna

Las funciones son ligeramente diferentes

Para interrumpir / conmutar CD se necesita crear ceros Los interruptores tienen circuito resonante con capacitor, reactor, y apartarrayos

El equipo fuera de servicio se aisla con cuchillas y se conecta a tierra.

Algunas secuencias son un poco ms complicadas, pero se ejecutan automticamente

4

2

3

5

1

1. Capacitor 2. Reactor 3. Resistencia no-lineal 4. Interruptor 5. Plataforma aislada

Capacitor de CD

Consta de unidades muy parecidas a las de un banco de alterna

La resistencia interna para descarga es menor (en ohms) que en alterna

La altura del banco es mayor que en bancos equivalentes de alterna

Reactores de alisamiento y de filtros

Son muy parecido a los reactores en los compensadores estticos

La bobina del reactor de alisado es un poco mayor, pero la altura a la que se encuentre ser mucho mayor

Resistor para filtro CA

Contiene un nmero de esteras metlicas contectadas en serie

Determina la nitidez, Quality factor, de un filtro armnico

Mantenimiento en una estacin HVDC Clsica

En funcin de la potencia transmitida Mantenimiento preventivo durante transmisin a plena potencia

Mantenimiento preventivo durante transmisin reducida

Mantenimiento preventivo con estacin/equipo des-energizado

Mantenimiento correctivo

Acciones correctivas durante la operacin

Acciones correctivas con interrupcin de potencia

Planes de mantenimiento

El mantenimiento de las estaciones es bastante reducido. Se ejecuta segn un plan, ver tabla ejemplo Indisponibilidad programada de energa (Scheduled Energy Unavailability), SEU

La determinan: la tarea ms larga de mantenimiento y la cuadrilla disponible

El planeamiento normal de la SEU, de acuerdo con CIGR es de 0.5 4 %


Volumen de mantenimiento, Indicaciones

El volumen total de mantenimiento de una estacin convertidora depende mucho de: Arreglo del patio de maniobras Nmero de filtros/bancos de capacitores Nmero de transformadores de convertidora Voltajes CA y CD

Para una estacin bipolar se puede necesitar en promedio entre 500 y 1000 horas-hombre por ao; sin embargo

Solamente 200-250 horas-hombre sern para el equipo CD (excluyendo equipo CA y transformadores)

Dos tercios del trabajo se puede hacer durante plena operacin del enlace, y el resto del trabajo se puede hacer durante operacin a media potencia, con un diseo propio

La necesidad de especialistas es muy reducida


Disponibilidad

Disponibilidad de un bipolo, Ejemplo

FEU= Forced Energy Unavailability (per year , of full power)

Potencia, MW FEU SEU FEU+SEUBipolo 1500 0,5% 1,0% 1,5%

Monopolo 1 0,25% 0,50% 0,75%Monopolo 2 0,25% 0,50% 0,75%

Fallas traslapadas 0,01% 1)

Fallas bipolares 0,1% 1) 0,1% 1)

SEU= Scheduled Energy Unavailability (per year , of full power)

1) (100-0,01-0,1-0,1= 99,79%), i.e.

Durante 99,79% del tiempo la capacidad de transferencia para un bipolo es por lo menos 50%!


Sistema de transmisin Itaip, Brazil: 2 x 6300 MW

60 Hz

HVAC 6300 MW

800 kV

60 Hz

HVAC 800kV

34m

50 Hz

HVDC 6300 MW

600kV

600kV

60 Hz

HVDC 600kV

34m

Fallas en la lnea de HVDC. Mecanismo.

+Ud -Ud -Ud

+Ud

Tierra = 0 Torre = 0


+Ud -Ud

Descargas directas: -- Solo si el blindaje fall.


+Ud -Ud

Descargas directas: -- Solo si el blindaje fall.

An as, solo falla un polo.


+Ud -Ud -Ud

+Ud

Tierra = 0

Torre desplazada


+Ud -Ud -Ud

+Ud

Tierra = 0

Torre desplazada

Descargas de hasta xx kA no causan falla (Funcin de la resistencia a tierra y del LIWL de la lnea)


+Ud -Ud -Ud

+Ud

Tierra = 0

Torre muy desplazada

Las descargas atmosfricas muy altas pueden causar falla en UN solo polo

Black flash-over


Cables


Cables HVDC Diseo trmico

Diseo trmico Tamao del conductor

Potencia de transmisin:

Corriente contnua y temporara

Parmetros de instalacin: Profundidad

Espaciamiento

Temperatura ambiental

Propiedades del suelo


Cables HVDC: Capabilidades y limitaciones prcticas

Temperatura mxima: 70C (Cable polimrico)

50C (Cable MI)

Area mxima del conductor

Al: (por lo menos) hasta 2300 mm2

Cu: (por lo menos) hasta 2500 mm2

Cables de ABB para HVDC Polimricos o con papel impregnado en aceite (MI)



1997 Hellsjn 10 kV, 3 MW

2000 Directlink, 354 km 80 kV, 60 MW

2009 320 kV, 1200 MW 2004

Estlink, 210 km 150 kV, 350 MW

Cables HVDC Light

2001 Murraylink, 360 km 150 kV, 220 MW

Para HVDC Light ABB ha desarollado cables triple-extruidos de bajo peso y con empalmes prefabricados, que:

Son probados, secos, confiables y rpidos de montar

No require bnker de hormign, sino solamente una cubierta de arena

Permite juntar cables con diferentes areas del conductor


Cable HVDC Light de Murraylink (220 MW)

Voltaje nominal: 150 kV DC

Conductor: 1200/1400 mm2 Aluminio

Aislamiento: 12 mm polietileno extrudo

Pantalla: Hilos de cobre, 30 mm2

Funda: HDPE

Peso: 7.0/7.8 kg/m

Dimetro: 80.2/83.7 mm


Voltaje nominal: 320 kV DC

Conductor: 1300 mm2 Cobre

Aislamiento: 18 mm polietileno extrudo

Pantalla metlica: 2.5 mm plomo laminado

Chaqueta interior: PE

Armado: 2x5 mm, alambre de acero

Cubierta exterior: Yute impregnado

Peso: 44 kg/m

Dimetro: 124 mm

Cable HVDC Light de DolWin 1 (800 MW)


Referencias, ABB HVDC


Transmisiones HVDC de ABB

Nelson River 2 CU-project Vancouver Island Pole 1

Pacific Intertie Pacific Intertie Upgrading Pacific Intertie Expansion Intermountain Blackwater Itaipu

Inga-Shaba

Cahora Bassa

Brazil-Argentina Interconnection I

English Ch. Drnrohr

Sardinia-Italy Italy-Greece

Highgate Chateauguay

Quebec New England

Skagerrak 1&2 Skagerrak 3

Konti-Skan 1&2 Baltic Cable

Fenno-Skan II

Gotland 1 Gotland 2 Gotland 3

Kontek SwePol

Chandrapur- Padghe

Rihand-Delhi

Vindhyachal

Sakuma

Gezhouba - Shanghai Three Gorges Guangdong

Leyte-Luzon Broken Hill New Zealand 1 New Zealand 2

Three Gorges - Changzhou

Brazil-Argentina Interconnection II

Gotland

Murraylink Directlink

Cross Sound Cable

Eagle Pass

Tjreborg

Hllsjn

Rapid City DC Tie

Vizag II

Troll A,1-4 Estlink

NorNed

Railroad DC Tie

Sapei

Valhall

Three Gorges Shanghai

En construccin

HVDC Light

Outaouais

BorWin 1

Caprivi Link

Fenno-Skan

Xiangjiaba - Shanghai EWIP

Rio Madeira

DolWin 1

NordBalt

North East-Agra

Skagerrak 4

JinPing-SuNan

DolWin 2

Mackinac

LitPol

land-Finland

Railroad DC Tie Expansion

Oklaunion

Rio Madeira BtB



Tecnologa Clsica


Itaip, Brazil

Potencia: 2x3150 MW Voltaje DC: + 600 kV Transmisin: 785 + 805 km Bipolos con lineas aereas Puesta en servicio: 1984-87 Transmisin a larga distancia

(+ redes asncronas)


Rio Madeira, Brazil

Potencia: 3150 (+ 2x400) MW Voltaje DC: + 600 kV Transmisin: 2500 km Bipolo con lineas aereas (+ dos BtBs) Puesta en servicio: 2012 Transmisin a larga distancia (+

redes asncronas)


Three Gorges Guangdong, China

Potencia: 3000 MW Voltaje DC: + 500 kV Transmisin: 940 km Bipolo con lineas aereas Puesta en servicio: 2004 Transmisin de potencia en

masa, Estabilidad


Xiangjiaba Shanghai, China Potencia: 6400 MW Voltaje DC: + 800 kV Transmisin: 2070 km Bipolo con lineas aereas Puesta en servicio: 2010 Transmisin de potencia en masa,

Estabilidad


Northeast-Agra, India

Potencia: 6000 MW (+33% sobrecarga) Voltaje DC: + 800 kV Transmisin: 1700 km Multiterminal bipolar con lineas aereas Puesta en servicio: 2013-16 Transmisin de potencia en masa

Pole 1

Pole 2

Bipole 1

Pole 3

Pole 4

Bipole 2Agra

Pole 1

Pole 2

Bipole 1

Pole 3

Pole 4

Bipole 2AlipurduarBiswanathChariali

3000 MW3000 MW 3000 MW 3000 MW

400 kV400 kV400 kV

+800 kV

~432 km ~1296 km

-800 kV

~ 900 m

~ 530 m

With space for future expansion

~ 900 m

~ 530 m

With space for future expansion


JinPing-SunNan, China

Potencia: 7200 MW (+400 MW de sobrecarga)

Voltaje DC: + 800 kV Transmisin: 2090 km Bipolo con lineas aereas Puesta en servicio: 2013 Transmisin de potencia en masa

DC filter

DC filter

+800 kV

-800 kV


Fennoskan, Suecia-Finlanda

Potencia: 500 + 800 MW Voltaje DC: 400 y 500 kV Transmisin: 200 km (cable submarino) +

33/70 km (lineas aereas) Bipolo Puesta en servicio: 1989 y 2011 Distancia con cable submarino



Tecnologa Light

ABB Group January 7, 2009 | Slide 93

Maduracin de HVDC Light

1) 3MW,10kV, 10 km

2) 50MW, 80 kV, 70 km

3) 7MW, 10kV, 9 km

4) 3 x 60MW, 80kV, 65 km

5) 330MW, 150kV, 40 km

6) 200MW, 150kV, 180 km

1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

1) Hellsjn Start of ABB VSC Development

2) Gotland 3) Tjreborg

4) Directlink 5) Cross Sound

6) Murraylink 7) Troll A, 1-2

8) Estlink 9) Valhall

2008

8) 350MW, 150kV, 110 km

7) 2 x 42MW, 60kV, 70 km

10) BorWin 1

2010

11) Caprivi Link 12) East-West Interconnector

9) 78MW,150kV, 290 km

11) 300MW, 150kV, 970 km

10) 400MW, 150kV, 200 km

2012

12) 500MW, 200kV, 256 km

13) DolWin1

13) 800MW, 320kV, 165 km

15) Skagerrak 4 16) DolWin 2 17) Troll A, 3-4

14) NordBalt

18) Mackinac 19) land-Finland


Murraylink HVDC Light, Australia

Potencia: 200 MW Voltaje DC: +150 kV Transmisin: 180 km

(dos cables subterrneos) Puesta en servicio: 2002 Transmisin mercantil


BorWin1 HVDC Light, Alemania

22 m

Potencia: 400 MW Voltaje DC: 150 kV Transmisin: 203 km

2 x 75 km cables subterraneos 2 x 128 km cables submarinos

Puesta en servicio: 2009 Conexin de un parque elico.


BorWin1 HVDC Light, Alemania Plataforma y Mdulo HVDC Light

Parte superior (Topside): Peso: ~3000 toneladas (Equipo ABB: 800 toneladas) Tamao: ~50 x 33,5 x 22 m

Parte inferior (Jacket): Peso: ~1500 toneladas


DolWin 2 HVDC Light, Alemania

Potencia: 900 MW Voltaje DC: 320 kV Transmisin: 165 km


Puesta en servicio: 2015 Conexin de parques elicos


Caprivi Link Interconnector, Namibia

Potencia: 300 MW (Fase 1) 2x300 MW (Fase 2)

Voltaje DC: 350 kV Transmisin: 970 km (lineas aereas) Puesta en servicio: 2010 (Fase 1) Transmision larga interconectando redes

dbiles

HVDC Line 970 km

400 kV AC

Gerus Converter station

HVDC Line 970 km Zambezi Converter station 350 kV DC

AC Filter

Electrode Lines 25 km each

AC Filter

350 kV DC +

-

AC Filter

AC Filter

330 kV AC


HVDC Light: Skagerrak 4, Noruega - Dinamarca

Potencia: 700 MW Voltaje DC: +/0 500 kV (monopolo) Transmisin: 140 km


Puesta en servicio: 2014 Longitud de cables, redes asncronas,

caracteristicas de HVDC Light


Interruptor de Alta Tensn en CD

Interruptor de Corriente Continua de Alta Tensin ABB resuelve el dilema AC DC


HVDC Breaker Requerimientos de una red de Alta Tensin en CD

Fault clearance

Breaking current Breaking time

Fault

VSC

DC Yard

La baja impedancia caracterizada por un red CD con cables resulta en una penetracin de fallas rpida y profunda

El aislamiento rpido de las partes falladas mantiene la tensin a niveles razonables para mantener la operacin de las estaciones de conversin

Interruptores de Alta Tensin en CD, con tiempos de interrupcin en el rango de

ABB Group Slide 103 11U0333 Rev.00

Interruptor de Alta Tensin CD Hbrido Diseo principal

El desconectador ultra-rpido ms el conmutador electrnico de carga, que conforman la ruta de la corriente, tiene una cada de tensin pequea

Diseo modular del Interruptor principal para escalabilidad y limitacin del corriente

Pararrayos protegen el Interruptor y absorben la energa inductiva

Una vez que la falla se despeja, la desconexin del interruptor de corriente residual aisla los bancos de pararrayos

Medicin rpida de corriente para el control interno y la proteccin

Current Limiting

Reactor

Load Commutation Switch

Main Breaker

Ultrafast Disconnector

Hybrid HVDC Breaker

Residual DC Current

Breaker

ABB Group Slide 104 11U0333 Rev.00

Interruptor de Alta Tensin CD Hbrido Caracteristicas principales

Prdidas de transferencia muy bajas en la rama principal,

Interruptor de Alta Tensin CD Hbrido Conclusiones

El interruptor HVDC hbrido ofrece una solucin tcnica atractiva para lograr

Bajas prdidas

Interrupcin rpida

Soluciones escalables de alto voltaje

Limitacin de corriente de falla

Eso permitir la futura construccin econmica de redes HVDC


1-2+Jan+Johansson+-+Tecnología+HVDC ABB

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