ABB FACTS SVC Clásico y SVC Light en redes de transmisión eléctrica Francisco Chiuminatto, Engineering Manager, FACTS ABB US.

Transcripción

1 Jornadas Técnicas ABB Chile, Abril 2015 ABB FACTS SVC Clásico y SVC Light en redes de transmisión eléctrica Francisco Chiuminatto, Engineering Manager, FACTS ABB US.

2 Flexible AC Transmission Systems Visión y misión Your preferred ABB FACTS provider - enabling grids for tomorrow Ayudamos a nuestros clientes a lograr sus objetivos Nuestra oferta permite la optimización de los sistemas eléctricos Siempre cumplimos nuestras promesas Nuestros sistemas y ofertas de servicio se caracterizan por un liderazgo en la innovación de largo plazo Estamos comprometidos en atraer and mantener personal competente y dedicado La sustentabilidad, minimizando el impacto ambiental y manteniendo ética de negocios son el núcleo de nuestra ofertas y de nuestras propias operaciones May 14, 2015 Slide 2

3 Más de 800 instalaciones construidas en los últimos 30 años 1-10 stations stations >50 stations May 14, 2015 Slide 3

4 Base instalada en Sudamérica SVC Light SVC Utility SVC Industry SC (Series Compensation) Andec Guayaquil Apartado El Tunal Cano Limón Cotaruse-Socabaya (1+2) Socabaya Escondida Recreo Cardones Polpaico Cerro Navia Colbun (1+2) Puelches (1+2) Puerto Montt Ecuador Cajamarc Peru Chicolayo Oeste a Trujillo Norte Vizcarra Lima (1+2) Tintaya Cotaruse-Mantaro (1+2) Colombia Chile Yaracuy (1+2) Barquisimeto San Geronimo Barbacoa La Horqueta El Tablazo (1,2,3) Bolivar (1+2) Venezuela Tucurui-Manaus Sao Luis x2 Acailandia (1+2) Maraba (1+2) Itacaiunas Intertie-Imperatriz (1+2) Presidente Dutra Bolivia Argentina Paraguay Brazil Intertie-Colinas (1+2) Extremoz São João do Piaui Ribeiro Goncalves (1-4) Onca Puma (1+2) Vilhena Barro Alto (1+2) Coxipo Itumbiara Rio Verde (1+2) Intertie-Miracema Juiz De Fora (1+2) Piracicaba Haberá (1+2) Anastacio Ivaipora (1-6) Rodriguez (1+2) Olavarria (1-4) Henderson (1+2) Choele Choel (1-4)

5 Compensación paralelo (shunt) o compensación serie P V 1 X V 2 ( 1 2 sin ) May 14, 2015 Slide 5

6 Beneficios de la compensación paralelo dinámica (shunt) SVC: Static Var Compensator STATCOM: STAtic synchronus COMpensator (SVC Light) Regulación y control de una tensión definida, a un valor de referencia, bajo condiciones normales como contingencias. Provee una respuesta rápida de potencia reactiva en los instantes posteriores a una contingencia. Previene y reduce los riesgos de colapso de tensión en la red. Previene sobretensiones durante rechazos de carga. Incrementa la tensión durante perturbaciones tales como fallas en el sistema. Detecta y amortigua oscilaciones de potencia activa Incrementa la capacidad de transmisión de potencia, mediante la estabilización de la tensión en puntos débiles (grandes cargas) en la red. May 14, 2015 Slide 6

7 Estabilidad del sistema La habilidad del Sistema de sobreponerse a contingencias P Pmax P M A Pmax= 2 2 V X sin A margin Existen dos principales aspectos de la estabilidad que afectan a los sistemas de potencia Angular (transient) Stability and Voltage Stability A CRIT (a) La estabilidad en los sistemas de potencia está asociada a tener márgenes suficientes. Los márgenes restringen la capacidad de transmisión. ABB Inc.

8 SVC Clásico Ejemplo de diagrama unilineal (-50/+150 Mvar) Transformador de Poder Conecta los componentes principales del SVC a la barra de alta tensión. TCR Thyristor Controlled Reactor Provee potencia reactiva inductiva. Controlado dinámicamente de cero a corriente inductiva máxima. Genera de harmónicos de corriente Filtros de Harmónicas Reduce las harmónicas generadas por el TCR. Provee potencia reactiva capacitiva. Siempre conectados. TSC Thyristor Switched Capacitor Provee potencia reactiva capacitiva. Dos estados posibles: corriente capacitiva cero o corriente capacitiva máxima. Reduce pérdidas. Sistema de Control MACH, regula y controla el SVC. TCR 100 Mvar TSC 100 Mvar HV 150 MVA 5 th filter 26 Mvar MV bus 7 th filter 24 Mvar May 14, 2015 Slide 8

9 SVC Clásico Ejemplo de layout (-50/+150 Mvar) 1. Transformador del SVC transformer 2. Reactores del TCR 3. Capacitores del TSC 4. Reactores del TSC 5. Capacitores de los filtros de harmónicos 9 6. Reactores de los filtros de harmónicos 7. Resitores de los filtros de harmónicos 8. Sala de Control y de la válvula de thiristores 9. Radiadores del sistema de refrigeracion May 14, 2015 Slide 9

10 SVC Clásico Ejemplo de layout (-50/+150 Mvar) SVC transformer 2. TCR reactors 3. TSC capacitors 4. TSC reactor 5. Harmonic filter capacitors 6. Harmonic filter reactors 7. Harmonic filter resistors 8. Control building 9. Thyristor valve heat exchanger May 14, 2015 Slide 10

11 SVC Clásico TCR basics I Reactor L VL Vp Controlled Susceptance Th1 Th2 Thyristor Valve May 14, 2015 Slide 11

12 SVC Clásico Cómo funciona? MACH Control System May 14, 2015 Slide 12

13 SVC Light para sistemas de transmisión eléctrica VSC Sala de la válvula, 2.Sala de Control & Protección, 3.Sala de bombas, 4.Reactores de línea, 5.Radiadores, 6.Transformador de poder 4 6 May 14, 2015 Slide 13

14 SVC Light para sistemas de transmisión - Tecnología Capacitive operation The current is phase-shifted, leading, compared to the voltage. I cap Inductive operation The current is phase-shifted, lagging, compared to the voltage. VSC I ind May 14, 2015 Slide 14

15 SVC Light para sistemas de transmisión Next Generation Basada en SVC Light introducido en 1997 por ABB Rango dinámico más largo con el mismo tipo de IGBT IGBT en módulos para mayor flexibilidad Modo de falla segura La calidad del desempeño es mayor (bajas harmónicas, bajas pérdidas) La estructura de la válvula y la sala se simplifica El convertidor es diseñado en sub-módulos IGBT conectados en puente H Utiliza menos superficie Conexión directa (sin transformador) hasta 69 kv May 14, 2015 Slide 15

16 SVC Light para sistemas de transmisión Next Generation SVC Light First generation SVC Light Next generation Introduced VSC tech. 3-level NPC Multi-level chain link Need for filters Yes, high-pass No (depending on design) Active filtering Yes, up to 9 th harm. Yes, up to 9 th harm. DC capacitor Common Distributed Losses Medium Low Energy Storage option Yes No IGBT ABB StakPak, 2.5 kv, 1600 A ABB StakPak, 4.5 kv, 2000 A Converter voltage Up to 35 kv Up to 69 kv Power range per block Up to +/- 100 Mvar Up to +/- 360 Mvar May 14, 2015 Slide 16

17 SVC Light para sistemas de transmisión U AC 1.0 pu SVC Light STATCOM SVC Capacitive -I max I max Inductive May 14, 2015 Slide 17

18 SVC Light para sistemas de transmisión - Seguridad May 14, 2015 Slide 18 ABB 4.5kV 1800A StakPak IGBT Utilizado en HVDC y FACTS Descarga de los links en CC (DC) activados automáticamente durante la desconexión Menor agrupación de conductores incrementa robustez en el ciclo térmico Sin riesgo de explosión Refrigeración en cada lado

19 SVC Light para sistemas de transmisión Ejemplo de Layout, (100 MVA) ~ 30 meters ~ 50 meters May 14, 2015 Slide 19

20 SVC Light para sistemas de transmisión Layout May 14, 2015 Slide 20

21 SVC Light para sistemas de transmisión - Tecnología May 14, 2015 Slide 21

22 SVC Light para sistemas de transmisión - Confiabilidad SVC Light Next generation utiliza muchos módulos operados en serie. Un numero de módulos redundantes permitirá fallas sin necesidad de sacar el convertidor de servicio inmediatamente. La capacidad total puede ser mantenida incluso cuando algunos IGBTs fallan. May 14, 2015 Slide 22

23 SVC Light para sistemas de transmisión - Performance One cell The example above shows just two cells. In the SVC Light Next generation, tens of cells are operated in series. May 14, 2015 Slide 23

24 SVC Light para sistemas de transmisión - Performance Conectado en Delta Topología Chain-link Se incrementa la tensión a la que se puede conectar. Mayor rango de potencia Mejor desempeño y pérdidas Espectro de harmónicas mejorado. Simplifica la optimización del desempeño, superficie y costos May 14, 2015 Slide 24

25 SVC Light para sistemas de transmisión - Performance Uv(t) [kv] time s Ejemplo de tensión con VSC Toolbox version Nov :00:20 25 módulos en serie May 14, 2015 Slide 25

26 SVC Light para sistemas de transmisión Sistema de Control May 14, 2015 Slide 26

27 SVC Light / SVC Clásico Sistema de control MACH May 14, 2015 Slide 27

28 SVC Light / SVC Classic Sistema de control MACH May 14, 2015 Slide 28

29 May 14, 2015 Slide 29 Light Technology Test Center

30 May 14, 2015 Slide 30 SVC Light MMC Valve Room

31 Porfirio Herrera, Project Sales Manager Jornadas Tecnicas 2015 FACTS PARA LA INDUSTRIA SVC, SVC Light y PCS 6000 STATCOM

32 PCS 6000 STATCOM May 14, 2015 Slide 32 El PCS 6000 de ABB es compacto (Sistema convertidor de potencia) es sinónimo de altas prestaciones técnicas y funcionamiento económico. El PCS 6000 es un producto eficiente de sistema de energía que está específicamente diseñado para interconectar redes normalmente incompatibles.

33 PCS 6000 STATCOM La flexibilidad del sistema permite que se utilize en una amplia gama de aplicaciones Los PCS 6000 es particularmente competitivo en términos de tiempo de instalación y los requisitos de espacio. May 14, 2015 Slide 33

34 PCS 6000 STATCOM Introducción Bajos costos de inversión Entrega corta y el tiempo de puesta Modestos requisitos de espacio con el trabajo de construcción mínimo Probada en el campo más alta confiabilidad debido a menor número de componentes y tecnología IGCT robusta Tiempos de parada mínimos para el servicio y mantenimiento Diagnóstico del estado de la técnica Funcionamiento basada en menús Fácil Fácil integración en los sistemas de protección existentes Compensación de cargas asimétricas mediante el control de una sola fase Control independiente de la potencia reactiva de ambas redes May 14, 2015 Slide 34

35 PCS 6000 STATCOM Monitoreo de energía a través del flujo de carga en ambas direcciones de la red Compensación inductiva y capacitiva Característica de corriente constante Bajos harmónicos, no es necesario filtros May 14, 2015 Slide 35

36 PCS 6000 STATCOM Necesidades del cliente Compensación de potencia reactiva; cumplimiento de código (GRID) para parques eólicos Respuesta de ABB 2 x 25 Mvar contenedores PCS x Mvar reactores e interuptores instalados en el contenedor Diseño, ingeniería, instalación y puesta en marcha Beneficios para el cliente Mejoras de voltaje en la red, proporcionando potencia reactiva ya sea capacitiva o inductiva Mejoras de calidad de potencia (Power Quality) El cumplimiento de normas y códigos de la operadora Solución llave en mano y la ejecución de proyectos po una sola empresa May 14, 2015 Slide 36

37 PCS 6000 STATCOM Diagrama Unifilar Grid CT2 CT1 POC VT1 Connecting Bus MCB STATCOM Transformer (Yiiiiii) ~ A = PCS 6000 STATCOM Converter STATCOM Control PCS 6000 STATCOM Container STATCOM System Heat Exchanger May 14, 2015 Slide 37

38 PCS 6000 STATCOM Instalacion 15 34MVAr May 14, 2015 Slide 38

39 PCS 6000 STATCOM Instalacion en IP54 contenedor (Outdoor) May 14, 2015 Slide 39

40 May 14, 2015 Slide 40