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Ventajas de la transmisión en alta tensión DC sobre AC

AC como opción preferida

A pesar de que la corriente alterna es el modo dominante para la transmisión de energía eléctrica, en varias aplicaciones, las ventajas del HVDC (alta tensión en corriente continua) lo convierten en la opción preferida sobre la transmisión de CA.

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Ventajas del HVDC sobre la transmisión de HVAC (en la foto: La línea eléctrica de Fase II es operada por National Grid y se extiende desde Monroe New Hampshire hasta la frontera de Massachusetts. Entró en servicio en 1990; crédito: nhpr. org)

Algunos ejemplos incluyen:

 

  1. Cables submarinos en los que la alta capacitancia causa pérdidas adicionales de CA (por ejemplo, el cable báltico de 250 km entre Suecia y Alemania).
  2. Transmisión de energía a granel de largo recorrido punto final a punto fijo sin grifos intermedios, por ejemplo, en zonas remotas.
  3. Aumentar la capacidad de una red eléctrica existente en situaciones en las que es difícil o costoso instalar cables adicionales.
  4. Permitir la transmisión de potencia entre sistemas de distribución de CA no sincronizados.
  5. Reducir el perfil de cableado y pilones para una determinada capacidad de transmisión de potencia, ya que el HVDC puede transportar más potencia por conductor de un tamaño determinado.
  6. Conectar una planta generadora remota a la red de distribución; por ejemplo, la línea Nelson River Bipole en Canadá (IEEE 2005).
  7. Estabilización de una red eléctrica predominantemente CA sin aumentar la corriente de cortocircuito máxima prevista.
  8. Reducir las pérdidas de corona (debido a picos de alto voltaje) en comparación con las líneas de transmisión HVAC de potencia similar.
  9. Reducir el coste de la línea, ya que la transmisión HVDC requiere menos conductores; por ejemplo, dos para una línea HVDC bipolar típica comparada con tres para HVAC trifásica.

 

La transmisión de HVDC es particularmente ventajosa en la transmisión de energía submarina. Los cables largos de CA submarinos tienen una alta capacitancia.

 

500 MW HVDC Interconexión de transmisión de luz

 

ABB ha puesto en servicio una interconexión de transmisión HVDC Light (VSC) de 500 megavatios que enlaza las redes irlandesa y británica, lo que permite flujos de energía transfronterizos y mejora la fiabilidad de la red y la seguridad del suministro eléctrico.

 

El Interconector Este-Oeste incluye una conexión por cable de alta tensión de 262 km, de los cuales 186 km discurren bajo el mar.

 

 

Consecuentemente, la corriente requerida para cargar y descargar la capacitancia del cable causa pérdidas de potencia adicionales cuando el cable está llevando CA, mientras que esto tiene un efecto mínimo para la transmisión de CC. Además, la potencia CA se pierde por pérdidas dieléctricas.

 

En aplicaciones generales, el HVDC puede transportar más potencia por conductor que la CA, porque para una potencia nominal dada, el voltaje constante en una línea de CC es menor que el voltaje pico en una línea de CA.

 

Esta tensión determina el grosor del aislamiento y la distancia entre conductores. Esto reduce el costo de las líneas de transmisión de HVDC en comparación con la transmisión de CA y permite que los pasillos de la línea de transmisión tengan una mayor densidad de potencia.

 

Una línea de transmisión HVDC no produciría el mismo tipo de campo electromagnético de frecuencia extremadamente baja (ELF) que una línea de CA equivalente. Si bien en el pasado ha habido cierta preocupación con respecto a los posibles efectos nocivos de estos campos, incluyendo la sospecha de un aumento en las tasas de leucemia, el consenso científico actual no considera que las fuentes de FEB y sus campos asociados sean dañinos.

 

El despliegue de equipos de HVDC no eliminaría completamente los campos eléctricos, ya que todavía habría gradientes de campo eléctrico DC entre los conductores y la tierra. Estos campos no están asociados con los efectos sobre la salud.

 

Debido a que el HVDC permite la transmisión de energía entre sistemas de CA no sincronizados, puede ayudar a aumentar la estabilidad del sistema. Lo hace evitando que las fallas en cascada se propaguen de una parte de una red de transmisión de energía más amplia a otra, al tiempo que permite que la energía se importe o exporte en caso de fallas menores.

 

Esta característica ha fomentado un uso más amplio de la tecnología HVDC por sus beneficios de estabilidad. El flujo de potencia en una línea de transmisión HVDC se ajusta usando los sistemas de control de las estaciones convertidoras. El flujo de potencia no depende del modo de funcionamiento de los sistemas de alimentación conectados.

 

Por lo tanto, a diferencia de las conexiones HVAC, las conexiones intersistema HVDC pueden tener una capacidad de transferencia arbitrariamente baja, eliminando el «problema de atadura débil», y las líneas pueden diseñarse sobre la base de flujos de energía óptimos.

 

Asimismo, se eliminan las dificultades de sincronización de los diferentes sistemas de control operativo en los distintos sistemas de alimentación. Los sistemas de control de emergencia de acción rápida en las líneas de transmisión HVDC pueden aumentar aún más la estabilidad y fiabilidad del sistema eléctrico en su conjunto. Además, la regulación del flujo de potencia se puede utilizar para amortiguar las oscilaciones en sistemas de potencia o en líneas de HVAC paralelas.

 

Las ventajas descritas anteriormente fomentan el uso de enlaces de CC para separar grandes sistemas de alimentación en varias partes no síncronas.

 

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Líneas de Transmisión de Corriente Directa (HVDC)

 

Por ejemplo, el rápido crecimiento del sistema eléctrico indio se está construyendo como varios sistemas de energía regionales interconectados con líneas de transmisión HVDC y convertidores back-to-back con control centralizado de estos elementos HVDC (Koshcheev 2001).

 

Del mismo modo, en China, ±800-kV HVDC será el modo principal utilizado para transmitir gran capacidad a distancias muy largas desde grandes bases hidroeléctricas y de energía térmica. Otras aplicaciones incluyen proyectos de transmisión a larga distancia con pocos empalmes de fuentes de alimentación a lo largo de la línea (Yinbiao 2005).

 

Referencia: Laboratorio Nacional de Argonne – El diseño, construcción y operación de tecnologías de transmisión eléctrica de alta tensión a larga distancia.

Fuente: electrical-engineering-portal.com

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