24 de Mayo 2012
TECNOLOGÍAS PARA LA TRANSMISIÓN
Pablo Jorquera Riquelme
Estudio de Nuevas Tecnologías
Vicepresidencia Desarrollo de Negocios
Contenido
• Limitaciones a la transmisión de potencia en LLTT
• Compensación dinámica de reactivos
• Proyecto STATCOM/SVC
• Conductores de alta capacidad
• Proyecto Alto Jahuel – Chena 220 kV
• Transformadores desfasadores
• Proyecto transformadores desfasadores S/E Cerro Navia
• Conclusiones
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Limitaciones a la transmisión de potencia en LLTT (1)
La capacidad de transporte en una línea de transmisión está limitada por diversos factores, tres de ellos básicos:
Límite térmico
– Determinado por la temperatura máxima de operación del material conductor y su templado, convencionalmente de 75 a 85°C.
Límite por regulación de tensión
– Determinado por aquella trasferencia que produce variaciones de tensión fuera de los límites establecidos en la NTSyCS (+/-3% en 500kV, +/-5% en 220kV)
Límite por estabilidad (angular estacionara y transitoria)
– Determinado por la transferencia máxima que asegura estabilidad ante la ocurrencia de una contingencia.
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Limitaciones a la transmisión de potencia en LLTT (2)
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*Adicionalmente está el criterio de operación N-1 en el STT
Tecnología disponibles para repotenciar LLTT
Compensación dinámica de reactivos
Compensación dinámica de reactivos
SVC: Static Var Compensator STATCOM: Static Synchronous Compensator
• El SVC es un dispositivo capaz de absorber o inyectar potencia reactiva mediante el control de disparo de tiristores
• Puede estar formado con un TCR + TSC o bien un TCR + Banco Condensadores
Aplicaciones del SVC
Rápido y continuo control de tensión
Corrección de factor de potencia
Amortiguación de oscilaciones de potencia
Corrección de Flicker de voltaje
Aumento de transferencias mediante compensación dinámica de reactivos
• El STATCOM es un dispositivo capaz de absorber o inyectar
reactivos de manera muy rápida.
• Está formado por un convertidor de estado sólido tipo VSC
el cual, por lo general, utiliza IGBT.
Aplicaciones del STATCOM
Control de voltaje
Corrección de factor de potencia
Aumento en la transferencia de potencia de un corredor
Corrección de desbalances
Amortiguación de oscilaciones de potencia
Corrección de Flicker de voltaje
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QSVC
TCR FC ~ =
C1 C2
QSTATCOM
VSC
SVC vs STATCOM
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Recuperación de voltaje
Recuperación velocidad motores
• STATCOM requiere 60 MVAr menos que SVC para
recuperación de tensión.
Aumento de la productividad como consecuencia de la
mejora del sistema eléctrico. Referencia: ABB
Proyecto STATCOM/SVC
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Compensación
estática
Condensadores
sincrónicos
Equipos FACTS:
SVC - STATCOM
Aumento de transferencia a
1600 MW
Estudio de las posibles
soluciones
La solución:
STATCOM y SVC
Necesidad Incrementar transferencia máxima por el corredor de 500 kV (Ancoa hacia el norte) a 1600 MW.
SVC STATCOM
Estos equipos deben ser operados de manera tal de asegurar reserva dinámica de potencia reactiva para afrontar contingencias ante elevadas transferencias en el corredor de 500 kV.
SVC Polpaico
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SVC POLPAICO: 100/-65 MVAr
• En servicio desde julio 2011
STATCOM Cerro Navia
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STATCOM CERRO NAVIA: 140/-65 MVAr
• En servicio desde marzo 2011
STATCOM + Baterías = Almacenamiento de energía!
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STATCOM/BESS
Barra de AT
Q STATCOM
~ =
VSC
P BESS
Battery Energy Storage System
+
Referencia: ABB Respaldo cargas críticas (centro cívico) Control de frecuencia, reserva en giro Partida autónoma, apoyo a la reposición del sistema Recorte de punta: postergación de ampliaciones, reducción de pérdidas Control de voltaje Flexibilidad completa de operación (4 cuadrantes)
Conductores de Alta Capacidad
Conductores de Alta Capacidad
Un “conductor de alta capacidad” es definido como un conductor que está diseñado para aplicaciones donde la operación continua es sobre los 100°C o bien cuando el conductor está diseñado para operar en condiciones de emergencia por sobre los 150°C.
ACSS Conductor de aluminio, soportado en acero.
ACSS/TW Tramas trapezoidales de aluminio, soportado en acero
G(Z)TACSR Aleación de aluminio de resistencia térmica superior, reforzado en acero.
KTACSR Conductor de aleación de aluminio de alta resistencia mecánica, reforzado en acero.
TACSR Conductor de aleación de aluminio de resistencia térmica, reforzado en acero.
ZTACSR Conductor de aleación de aluminio de resistencia térmica superior, reforzado en acero.
ZTACIR Conductor de aleación de aluminio de resistencia térmica superior, reforzado invar.
Ventajas de estos conductores
Ventajas de los conductores de Alta Capacidad:
• Permiten aumentar la capacidad de una línea existente sin realizar importantes modificaciones estructurales.
• Pueden operar de forma continua muy por sobre las temperaturas de los conductores estándares (180-200°C)
• Permiten postergar la construcción de nuevas líneas de transmisión.
• Pueden ser la única alternativa viable cuando no existe la posibilidad de construir una nueva línea.
Características deseables para nuevos conductores (remplazo):
Baja razón de elongación térmica
Que posean igual o menor flecha diaria
Mismo o menor diámetro externo
La misma o menor resistencia eléctrica
Repotenciamiento mediante cambio de conductor
Repotenciamiento de línea existente
Conductores tradicionales Conductores de alta Temp.
ACSR AAC/ASC AAAC/AASC ACAR Cobre
ACSS/TW TACSR ZTACSR ACCC/TW…
Configuración en Haz
Mayor sección Conductor original
Conductor original
Conductor Alta Temperatura - Similar diámetro
- Similar peso
Se requieren modificaciones estructurales importantes para soportar la carga mecánica (mayor diámetro y peso del nuevo conductor)
No se requieren modificaciones estructurales importantes si se mantiene el diámetro externo y el peso por unidad de longitud.
Cambio conductor A. Jahuel – Chena 220kV
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Capacidad original
Conductor Greeley - Grosbeak
250 MVA
Capacidad nueva
Conductor GAP GZTACSR-353
400 MVA
60% más de capacidad de transmisión.
Este proyecto actualmente se encuentra en
ejecución.
Cambio conductor A. Jahuel – Chena 220kV (2)
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• En la condición inicial de tendido, la tensión mecánica se encuentra únicamente aplicada al alma de acero. Las capas de aluminio no están sometidas a tensión.
• La separación (gap) entre el alma y la primera capa de aluminio contribuye al deslizamiento del alma, favorecido por la grasa.
• Por lo tanto, el coeficiente de dilatación del conductor es solamente el del núcleo.
• En el caso de un conductor ACSR este valor es mayor, debido al aporte del aluminio.
Cortesía Trefinasa
Transformadores desfasadores (PST)
Transformadores Desfasadores (PST)
• Control flujo de potencia en LLTT
• Protección de sobrecarga de transformadores y LLTT
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11 v22 v
LX
senvvP
)( 2121
Cortesía ABB
Proyecto Desfasadores S/E Cerro Navia
Objetivo
• Evitar sobrecargas en líneas de 220 kV Polpaico – Cerro Navia (≈300 MVA a 25°C con sol) • Controlar transferencias Polpaico – Cerro Navia en los primeros años • Permitir el control en sentido inverso en el futuro (apoyo Lo Aguirre – Cerro Navia,
eventualmente una nueva S/E 220/110 kV entre Cerro Navia y el Salto, etc.)
Línea congestionada:
Cerro Navia – Polpaico 220 kV
Proyecto Desfasadores S/E Cerro Navia (2)
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350 MVA, +/- 18.5° en +/- 16 pasos
Proyecto Desfasadores S/E Cerro Navia (3)
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Características:
• 220 kV
• 350 MVA
• 16 pasos
• +/- 18.5°
Transformador serie Transformador de excitación
12 m
10 m
Reflexiones finales
• Chile enfrenta déficit en infraestructura de transmisión que hace necesario optimizar las LLTT existentes.
• La técnica de repotenciamiento permite optimizar líneas y equipos de transmisión mediante la incorporación de tecnologías emergentes.
• Equipos FACTS tales como STATCOM y SVC son soluciones reales a problemas que afectan tanto a la industria como al STT.
• El almacenamiento masivo de energía es una tecnología que dotaría al sistema de mayor seguridad y eficiencia permitiendo la integración de energías renovables.
• Los conductores de alta capacidad han demostrado que se puede incrementar sustancialmente la capacidad de una línea AT existente sin incurrir en grandes modificaciones estructurales.
• Transelec continúa explorando soluciones innovadoras para nuestras redes AT con el objetivo de apoyar el desarrollo sostenible del sistema eléctrico.
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Muchas Gracias
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