TECNOLOGÍAS PARA LA TRANSMISIÓN. Pablo Jorquera Riquelme Estudio de Nuevas Tecnologías Vicepresidencia Desarrollo de Negocios

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1 TECNOLOGÍAS PARA LA TRANSMISIÓN Pablo Jorquera Riquelme Estudio de Nuevas Tecnologías Vicepresidencia Desarrollo de Negocios 24 de Mayo 2012

2 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 2

3 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. 3

4 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 4

5 Compensación dinámica de reactivos

6 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

7 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 7

8 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. 8

9 SVC Polpaico SVC POLPAICO: 100/-65 MVAr En servicio desde julio

10 STATCOM Cerro Navia STATCOM CERRO NAVIA: 140/-65 MVAr En servicio desde marzo

11 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 11

12 Conductores de Alta Capacidad

13 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.

14 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 ( 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

15 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.

16 Cambio conductor A. Jahuel Chena 220kV Capacidad original Conductor Greeley - Grosbeak 250 MVA Capacidad nueva Conductor GAP GZTACSR MVA 60% más de capacidad de transmisión. Este proyecto actualmente se encuentra en ejecución. 16

17 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 17

18 Transformadores desfasadores (PST)

19 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) X L Cortesía ABB 19

20 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

21 Proyecto Desfasadores S/E Cerro Navia (2) 350 MVA, +/ en +/- 16 pasos 21

22 Proyecto Desfasadores S/E Cerro Navia (3) Transformador serie Transformador de excitación Características: 220 kv 350 MVA 16 pasos +/ m 12 m 22

23 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. 23

24 Muchas Gracias 24

25 TECNOLOGÍAS PARA LA TRANSMISIÓN Pablo Jorquera Riquelme Estudio de Nuevas Tecnologías Vicepresidencia Desarrollo de Negocios 24 de Mayo 2012