Conductores de alta capacidad

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Conductores de alta capacidad

TECNOLOGÍAS PARA LA TRANSMISIÓN

Pablo Jorquera Riquelme

Estudio de Nuevas Tecnologías

Vicepresidencia Desarrollo de Negocios

24 de Mayo 2012


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)

Tecnología disponibles para repotenciar LLTT

*Adicionalmente está el criterio de operación N-1 en el STT

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Compensación dinámica de reactivos


Compensación dinámica de reactivos

SVC: Static Var 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

STATCOM: Static Synchronous Compensator

• 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

Q SVC

Q STATCOM

TCR

FC

~ =

VSC

C1

C2

6


SVC vs STATCOM

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

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Proyecto STATCOM/SVC

Necesidad

Incrementar transferencia máxima por el corredor de 500 kV (Ancoa hacia el norte) a 1600

MW.

Equipos FACTS:

SVC - STATCOM

Compensación

estática

SVC

STATCOM

Aumento de

transferencia a

1600 MW

Estudio de las

posibles

soluciones

La solución:

STATCOM y SVC

Condensadores

sincrónicos

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.

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SVC Polpaico

SVC POLPAICO: 100/-65 MVAr

• En servicio desde julio 2011

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STATCOM Cerro Navia

STATCOM CERRO NAVIA: 140/-65 MVAr

• En servicio desde marzo 2011

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STATCOM + Baterías = Almacenamiento de energía!

STATCOM/BESS

Barra de AT

VSC

~ =

+

Q STATCOM

P BESS

Battery Energy Storage System

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)

Referencia: ABB

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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

ACSS/TW

Conductor de aluminio, soportado en acero.

Tramas trapezoidales de aluminio, soportado en acero

G(Z)TACSR

KTACSR

TACSR

ZTACSR

ZTACIR

Aleación de aluminio de resistencia térmica superior, reforzado en acero.

Conductor de aleación de aluminio de alta resistencia mecánica, reforzado en acero.

Conductor de aleación de aluminio de resistencia térmica, reforzado en acero.

Conductor de aleación de aluminio de resistencia térmica superior, reforzado en acero.

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…

Conductor

original

Mayor sección

Configuración en Haz

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

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.

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Cambio conductor A. Jahuel – Chena 220kV (2)

• 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

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Transformadores desfasadores (PST)


Transformadores Desfasadores (PST)

• Control flujo de potencia en LLTT

• Protección de sobrecarga de transformadores y LLTT

v1 1

v2 2

P


v

v

sen( 2)


1 2 1

X L

Cortesía ABB

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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)

350 MVA, +/- 18.5° en +/- 16 pasos

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Proyecto Desfasadores S/E Cerro Navia (3)

Transformador serie

Transformador de excitación

Características:

• 220 kV

• 350 MVA

• 16 pasos

• +/- 18.5°

10 m

12 m

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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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TECNOLOGÍAS PARA LA TRANSMISIÓN

Pablo Jorquera Riquelme

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