Sistemas de Alta Tensión de Corriente Continua (HVDC) Ramy Azar, Ph.D, Ing.

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Jesús Ortíz Domínguez
hace 8 años
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1 Sistemas de Alta Tensión de Corriente Continua (HVDC) Ramy Azar, Ph.D, Ing. 7 y 8 marzo, 2013

2 Temas de la presentación Sistemas HVDC y sus ventajas Análisis técnico-económico: AC vs. DC? Estrategias de control para sistemas HVDC Convertidores alimentados por voltaje Componentes principales Proyectos recientes

Estrategias de control para sistemas HVDC Convertidores

3 Qué es HVDC? Transmisión por corriente continua Source: Alstom T&D

4 Ventajas de los sistemas HVDC Aislamiento de sistemas AC Capacidad de transmisión más alta con el mismo tamaño de conductor Corredor de paso mas angosto: impacto ambiental reducido Control sobre el voltaje y la dirección del flujo de potencia Inversión en etapas: se puede incrementar su capacidad gradualmente Alta disponibilidad y confiabilidad 4 Source:ABB

reducido Control sobre el voltaje y la dirección del flujo de potencia Inversión en

5 Interconexión Colombia-Panamá 450kV - 600MW en dos fases 550km de línea 50km de cable

6 Características de los sistemas HVDC Configuraciones de los sistemas HVDC Monopolar Bipolar Retorno por tierra vs. retorno metálico Configuración back-toback

7 Características de los sistemas HVDC Transformación AC DC (ideal sin carga) +Vd Fase A Fase C Fase B -Vd

8 Temas de la presentación Sistemas HVDC y sus ventajas Análisis técnico-económico: AC vs. DC? Estrategias de control para sistemas HVDC Convertidores alimentados por voltaje Componentes principales Proyectos recientes

9 Ventajas de los sistemas HVDC Análisis técnico-económico Costo Costo total CA Costo total CC?? costo de la línea CC Costo de la línea AC costo de los convertidores Distancia

10 Análisis económico AC vs. DC: Análisis técnico-económico Fuente: ABB

11 Temas de la presentación Sistemas HVDC y sus ventajas Análisis técnico-económico: AC vs. DC? Estrategias de control para sistemas HVDC Convertidores alimentados por voltaje Componentes principales Proyectos recientes

12 Estrategia de Control Estrategias de control y Modos de operación Operación en modo de espera Potencia activa constante Operación monopolar Sobrecarga intrínseca Control de frecuencia Operación con voltaje reducido

activa constante Operación monopolar Sobrecarga

13 Temas de la presentación Sistemas HVDC y sus ventajas Análisis técnico-económico: AC vs. DC? Estrategias de control para sistemas HVDC Convertidores alimentados por voltaje Componentes principales Proyectos recientes

14 Convertidores alimentados por voltaje VSC Convertidores alimentados por voltaje VSC = Voltage Source Converter Los VSC utilizan transistores bipolares de puerta aislada (IGBTs) en vez de tiristores Fuente: Alstom T&D

transistores bipolares de puerta aislada (IGBTs) en

15 Voltage Source Converters VSC vs. LCC Convertidor alimentado por voltaje Adecuado para sistemas débiles Requiere de menos espacio Distorsión armónica mínima Capaz de controlar la potencia activa y reactiva Voltaje y capacidad más bajos Más costoso Pérdidas mas altas en los convertidores Arranque en negro Convertidor conmutado por línea Requiere un cierto nivel de corto circuito en ambos convertidores Ocupa mucho espacio Requiere de filtros Únicamente controla la potencia activa Alto voltaje y alta capacidad Menos costoso Menos pérdidas en los convertidores

controlar la potencia activa y reactiva Voltaje y capacidad más bajos Más costoso Pérdidas mas altas en los convertidores Arranque en negro

16 Temas de la presentación Sistemas HVDC y sus ventajas Análisis técnico-económico: AC vs. DC? Estrategias de control para sistemas HVDC Convertidores alimentados por voltaje Componentes principales Proyectos recientes

17 Componentes Principales Diseño de una estación HVDC Convertidor HVDC Monopolar, 600 MW 450kV Subestación AC Línea AC Transformadores Edificio de control Capacidores Línea CC Filtros armónicos Interruptores

Subestación AC Línea AC Transformadores Edificio de

18 Componentes Principales Componentes principales: Válvulas semiconductoras Ramy HVDC Valve Hall Fuente: AlstomT&D

19 Componentes Principales Componentes Principales: Transformadores Específicos para aplicaciones HVDC Diseñados tomando en cuenta los armónicos Conexión paralela para favorecer la cancelación de armónicos 325 MVA Transformador HVDC Para el Proyecto de GCCIA

tomando en cuenta los armónicos Conexión paralela para

20 Componentes Principales Componentes Principales: Filtros Reduce los armónicos hacia la red AC Reduce la interferencia con las líneas telefónicas Mejora la calidad de potencia de las redes vecinas Proporciona soporte de potencia reactiva Fuente: GR Capacitors 800kV capacitor de filtro armónico

telefónicas Mejora la calidad de potencia de las redes vecinas

21 Temas de la presentación Sistemas HVDC y sus ventajas Análisis técnico-económico: AC vs. DC? Estrategias de control para sistemas HVDC Convertidores alimentados por voltaje Componentes principales Proyectos recientes

22 Proyectos Experiencia de SNC-LAVALIN

23 Proyectos Interconexión Gull Island-Soldier s Pond Estudios, diseño, especificaciones, solicitud de propuestas, supervisión y puesta en servicio: Central hidroeléctrica de Muskrat Falls Convertidores HVDC: 900 MW-350kV Subestaciones AC: 735kV-315kV-230kV Subestaciones de transición para el cable submarino Líneas AC de 315 kv Líneas DC de 350 kv Electrodos HVDC Retos del Proyecto Interface entre proyectos y estrategia de planificación Sistema muy débil en la terminal de Soldier s Pond Condensador sincrónico en Soldier s pond

24 Proyectos Interconexión de Egipto-Arabia Saudita Retos del Proyecto (Costo del capital: $1.5B) Estudios, diseño, especificaciones, solicitud de propuestas y acuerdos legales para : 1300 km de línea bipolar de +/-500 kv, 3000 MW Tres estaciones convertidoras multiterminales: 3000 MW en Badr y Madinah, 1500 MW en Tabuk 25 km de cable submarino de 500 kv HVDC Sistema muy débil en la terminal de Tabuk Posibilidad de resonancia en varias frecuencias armónicas Alta variación entre carga mínima y carga máxima del sistema Aislamiento de línea difícil debido a las condiciones climáticas Investigación de electrodos Varias restricciones sobre el cruce submarino

25 Proyectos Interconexión GCC (Costo de capital: $1.2B) Estudios, diseño, especificaciones, solicitud y evaluacion de propuestas, y supervisión del contratista para la interconexón de Kuwait, Saudi Arabia, Bahrain & Qatar: 800 km de línea de doble circuito de 400 kv Tres estaciones HVDC back-to-back de 600 MW 40 km de cable submarino de 400 kv AC para la conexión a Bahrein Subestaciones GIS de 400 kv Centro de control de la interconexión Retos del Proyecto Primer centro de control automático de reserva primaria en el mundo Interconexión de seis países Sistema débil de un lado Problemas para la instalación del cable submarino

26 Proyectos Transmisión de Alberta del Oeste (Costo capital: $900M) Ingeniería, adquisiciones y construcción de: 320 km de línea bipolar +/-500 kv 4000 MW con retorno metálico Dos estaciones convertidoras monopolares de 1000 MW con provision para expansión futura a bipolar y vávulas paralelas - SIEMENS Estaciones colectoras de 500 kv AC Retos del Proyecto 320 km de línea bipolar de +/-500 kv 4000 MW Estrategia de control situado a la proximidad de otro sistema HVDC y de líneas AC paralelas Dificultad para la obtención del corredor y de permisos ambientales

27 El programa NOS IMPORTA encarna los valores y creencias esenciales corporativos de SNC-Lavalin. Es la piedra angular de todo lo que hacemos como empresa. Salud y Seguridad, Empleados, Medio Ambiente, Comunidades y Calidad: todos estos valores influyen en las decisiones que tomamos diariamente. Y lo más importante es que nos dictan la manera en la que debemos servir a nuestros clientes y por lo tanto afectan la manera en la que nos perciben nuestros socios externos. El programa NOS IMPORTA es integral a la manera en la que nos desempeñamos a diario. Es tanto una responsabilidad como una fuente de satisfacción y orgullo ya que nos proporciona los importantes estándares para todo lo que hacemos. NOS IMPORTAN la salud y seguridad de nuestros empleados, de las personas que trabajan bajo nuestra responsabilidad y de los usuarios finales de nuestros proyectos. NOS IMPORTAN nuestros empleados, su crecimiento personal, su desarrollo profesional y su bienestar general. NOS IMPORTAN las comunidades en las que vivimos y trabajamos, así como su desarrollo sostenible, y nos comprometemos a cumplir nuestras responsabilidades como ciudadanos del mundo. NOS IMPORTA el medio ambiente y realizar nuestras actividades comerciales respetando el medio ambiente. NOS IMPORTA la calidad de nuestro trabajo.

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