HVDC: ventajas y desventajas

A continuación se muestra un diagrama de esquema de transmisión HVDC para facilitar la comprensión de las ventajas y desventajas.

Índice de contenidos

Ventajas de HVDC:
Desventaja de HVDC:
- Convertidores caros:
- Transformación de voltaje:

Ventajas de HVDC:

Hay una lista de ventajas de la transmisión de energía de CC de alto voltaje, HVDC en comparación con la transmisión de energía de CA de alto voltaje, HVAC. Se enumeran a continuación con detalle al compararlos con HVAC.

Circuito de línea:

La construcción de la línea para HVDC es más simple en comparación con HVAC. Una línea de un solo conductor con tierra como retorno en HVDC se puede comparar con la línea de HVAC de circuito único trifásico (¿Por qué? ¿No podemos suministrar energía con dos fases en HVAC?). Como cuando el sistema trifásico de falla de línea a tierra o falla de línea a línea no puede operar. Es por eso que comparamos la línea de un solo conductor con tierra, ya que el retorno se puede comparar con la línea HVAC de circuito único trifásico.

Por lo tanto El conductor de línea HVDC es comparativamente más económico y tiene la misma confiabilidad que el sistema HVAC trifásico.

Potencia por conductor:

Potencia por conductor en HVDC Pd = VdId

Potencia por conductor en HVAC Pa = VaIaCosØ

Donde Id e Ia son la corriente de línea en el circuito HVAC y HVDC respectivamente y Vd y Va son el voltaje de la línea con respecto a tierra en HVDC y HVAC respectivamente.

Como el voltaje de cresta es el mismo para los aisladores de línea, por lo tanto, el voltaje de línea a tierra en HVDC será raíz de dos (1,414) veces el valor rms del voltaje de línea a tierra en HVAC.

Vd = 1.414Va e Id = Ia (asumido para propósitos de comparación)

Por lo tanto,

Pd / Pa = VdId / VaIaCosØ

= VdId / (Vd/1.414)IdCosØ

= 1.414/CosØ

Como CosØ <= 1,

Pd/Pa>1

Pd >Pa

Por lo tanto, vemos que la potencia por conductor en HVDC es mayor en comparación con HVAC.

Potencia por circuito:

Ahora, compararemos las capacidades de transmisión de potencia de una línea trifásica de un solo circuito con Línea HVDC bipolar. (La línea HVDC bipolar tiene dos conductores, uno con polaridad +iva y otro con polaridad –iva).

Por lo tanto, para la línea HVDC bipolar,

Pd = 2×VdId

Mientras que para la línea HVAC,

Pac = 3×VaIaCosØ

Por eso,

Pd/Pac= 2VdId/3VaIaCosØ

Pero Vd = 1.414Va e Id = Ia

Pd/Pac= (2×1.414) / 3CosØ

= 2,828/ 3CosØ ≈ 0,9 (como CosØ <1)

Por lo tanto, vemos que la capacidad de transmisión de energía de la línea HVDC bipolar es la misma que la línea HVAC de circuito único trifásico. Pero en el caso de HVDC, solo necesitamos dos conductores, mientras que en HVAC trifásico necesitamos tres conductores, por lo tanto, la cantidad de aisladores para los conductores de soporte en la torre también se reducirá en 1/3. Por lo tanto, la torre HVDC es más barata en comparación con HVAC.

Observe atentamente la siguiente figura, conocerá tres puntos importantes sobre HVDC

Sin corriente de carga:

A diferencia de HVAC, no hay corriente de carga involucrada en HVDC, lo que a su vez reduce muchos accesorios.

Sin efecto de piel:

En la línea HVDC, el fenómeno del efecto piel está ausente. Por lo tanto, la corriente fluye a través de toda la sección transversal del conductor en HVDC, mientras que en HVAC la corriente solo fluye en la superficie del conductor debido al efecto piel.

No se requiere compensación:

La transmisión de energía de CA a larga distancia solo es factible con el uso de compensación en serie y derivación aplicada a intervalos a lo largo de la línea de transmisión. Para dicha línea HVAC, se requiere compensación de derivación, es decir, reactor de derivación, para absorber los KVAR producidos debido a la corriente de carga de la línea (porque la capacitancia de la línea dominará durante condiciones de carga baja / carga liviana, lo que se conoce como Efecto Farranty.) durante condiciones de carga ligera y compensación en serie con fines de estabilidad.

Dado que HVDC funciona con un factor de potencia unitario y no hay corriente de carga, no se requiere compensación.

Menos pérdida de corona e interferencia de radio:

Como sabemos, la pérdida de corona es directamente proporcional a (f+25), donde f es la frecuencia de suministro. Por lo tanto, para HVDC Corona Loss será menor como f=0. Como la pérdida de corona es menor en HVDC, la interferencia de radio también será menor en comparación con HVAC.

Lo interesante en HVDC es que Corona y la interferencia de radio disminuyen ligeramente en condiciones como nieve, lluvia o niebla, mientras que aumentan la corona y, por lo tanto, la interferencia de radio en HVAC.

Mayor voltaje de funcionamiento:

Las líneas de transmisión de alto voltaje están diseñadas sobre la base de sobretensiones de conmutación en lugar de sobretensiones de rayos, ya que las sobretensiones de conmutación son más peligrosas en comparación con las sobretensiones de rayos.

Como el nivel de sobretensiones de conmutación para HVDC es más bajo en comparación con HVAC, por lo tanto, se puede usar el mismo tamaño de conductores y aisladores para voltajes más altos para HVDC en comparación con HVAC.

Sin problema de estabilidad:

Como sabemos que para el sistema de dos máquinas, la potencia transmitida,

P = (E1E1Senδ)/X

Donde X es la reactancia inductiva de la línea, E1 y E2 son el voltaje final de envío y recepción, respectivamente.

A medida que aumenta la longitud de la línea, aumenta el valor de X y, por lo tanto, menor será la capacidad de la máquina para transmitir energía de un extremo a otro. Por lo tanto, reduciendo el límite de estabilidad de estado estacionario. Como el límite de estabilidad transitoria es más bajo que el límite de estabilidad de estado estacionario, el límite de estabilidad transitoria para líneas más largas se vuelve muy pobre.

HVDC no tiene ningún problema de estabilidad en sí mismo, ya que la operación de CC es una operación asíncrona de la máquina.

Ahora, llegaremos a la desventaja de HVDC.

Desventaja de HVDC:

Convertidores caros:

Los convertidores utilizados en ambos extremos de línea en HVDC son muy costosos en comparación con los equipos utilizados en CA. Los convertidores tienen muy poca capacidad de sobrecarga y necesitan potencia reactiva que, a su vez, debe suministrarse localmente.

También se requieren filtros en el lado de CA de cada convertidor, lo que también aumenta el costo.

Transformación de voltaje:

La energía eléctrica se utiliza generalmente en baja tensión solamente. La transformación de voltaje no es más fácil en el caso de CC.

Entonces, ¿por qué no usamos HVDC ya que tiene muchas ventajas sobre HVAC? Para saberlo, lea “Factor decisivo para la selección de transmisión HVDC sobre HVAC”. ¡Gracias amigos!