Transmisión HVDC

<p>Definición: Los sistemas de energía de corriente continua de alto voltaje (HVDC) utilizan CC para la transmisión de energía a granel a largas distancias. Para la transmisión de energía a larga distancia, las líneas HVDC son menos costosas y las pérdidas son menores en comparación con la transmisión de CA. Interconecta las redes que tienen diferentes frecuencias y características.

En la transmisión de CA, ondas alternas de voltaje y corriente viajan en la línea que cambia su dirección cada milisegundo; por lo que se producen pérdidas en forma de calor. A diferencia de las líneas de CA, las ondas de voltaje y corriente no cambian su dirección en CC. Las líneas HVDC aumentan la eficiencia de las líneas de transmisión debido a que la energía se transfiere rápidamente.

En un sistema combinado de CA y CC, el voltaje de CA generado se convierte en CC en el extremo de envío. Luego, el voltaje de CC se invierte a CA en el extremo receptor, con fines de distribución. Así, los equipos de conversión e inversión también son necesarios en los dos extremos de la línea. La transmisión HVDC es económica solo para líneas de transmisión de larga distancia que tienen una longitud de más de 600 km y para cables subterráneos de más de 50 km de longitud.

¿Cómo funciona el sistema de transmisión HVDC?

En la subestación generadora, se genera energía de CA que se puede convertir en CC mediante el uso de un rectificador. En la subestación HVDC o subestación convertidora, los rectificadores e inversores se colocan en ambos extremos de una línea. La terminal del rectificador cambia la CA a CC, mientras que la terminal del inversor convierte la CC a CA.

La CC fluye con las líneas aéreas y, en el extremo del usuario, nuevamente la CC se convierte en CA mediante el uso de inversores, que se colocan en la subestación convertidora. La potencia sigue siendo la misma en los extremos de envío y recepción de la línea. La CC se transmite a largas distancias porque disminuye las pérdidas y mejora la eficiencia.

Un sistema que tiene más de dos estaciones convertidoras y una línea de transmisión se denomina “sistema de CC de dos terminales” o “sistema punto a punto”. De manera similar, si la subestación tiene más de dos estaciones convertidoras y líneas de terminales de CC interconectadas, se denomina subestación de CC multiterminal.

Distancia económica para líneas de transmisión HVDC

Las líneas de CC son más baratas que las líneas de CA, pero el costo del equipo de terminales de CC es muy alto en comparación con los cables de terminales de CA (como se muestra en el gráfico a continuación). Por lo tanto, el costo inicial es alto en el sistema de transmisión HVDC y bajo en el sistema AC.

El punto donde se unen dos curvas se llama distancia de equilibrio. Por encima de la distancia de equilibrio, el sistema HVDC se vuelve más barato. Cambios en la distancia de equilibrio de 500 a 900 km en líneas aéreas de transmisión.

Ventajas de las transmisiones HVDC

1. Se requiere un número menor de conductores y aisladores, lo que reduce el costo del sistema en general.
2. Requiere menos distancia de fase a fase y de tierra a tierra.
3. Sus torres son menos costosas y más baratas.
4. La menor pérdida de corona es menor en comparación con las líneas de transmisión HVAC de potencia similar.
5. La pérdida de energía se reduce con CC porque se requieren menos líneas para la transmisión de energía.
6. El sistema HVDC utiliza retorno a tierra. Si ocurre alguna falla en un polo, el otro polo con ‘retornos a tierra’ se comporta como un circuito independiente. Esto da como resultado un sistema más flexible.
7. El HVDC tiene la conexión asíncrona entre dos estaciones de CA conectadas a través de un enlace HVDC; es decir, la transmisión de potencia es independiente de las frecuencias de envío a las frecuencias finales de recepción. Por lo tanto, interconecta dos subestaciones con diferentes frecuencias.
8. Debido a la ausencia de frecuencia en la línea HVDC, no se producen pérdidas como el efecto piel y el efecto de proximidad en el sistema.
9. No genera ni absorbe potencia reactiva. Por lo tanto, no hay necesidad de compensación de potencia reactiva.
10. La potencia muy precisa y sin pérdidas fluye a través del enlace de CC.

Desventajas de la transmisión HVDC

1. Las subestaciones convertidoras se colocan tanto en el extremo de envío como en el de recepción de las líneas de transmisión, lo que aumenta el costo.
2. Los terminales del inversor y del rectificador generan armónicos que se pueden reducir mediante el uso de filtros activos que también son muy costosos.
3. Si ocurre una falla en la subestación de CA, puede resultar en una falla de energía para la subestación HVDC ubicada cerca de ella.
4. Los inversores utilizados en las subestaciones convertidoras tienen una capacidad de sobrecarga limitada.
5. Los disyuntores se utilizan en HVDC para la interrupción de circuitos, lo que también es muy costoso.
6. No tiene transformadores para cambiar los niveles de voltaje.
7. La pérdida de calor se produce en la subestación convertidora, que debe reducirse mediante el uso del sistema de enfriamiento activo.
8. El propio enlace HVDC también es muy complicado.

Conclusión

Teniendo en cuenta todas las ventajas de la CC, parece que las líneas HVDC son más competentes que las líneas de CA. Sin embargo, el costo inicial de la subestación HVDC es muy alto y su equipo de subestación es bastante complicado. Por lo tanto, para la transmisión a larga distancia es preferible que la energía se genere en CA y, para la transmisión, se convierta en CC y luego nuevamente en AC para uso final. Este sistema es económico y también mejora la eficiencia del sistema.

también Ver Diferentes tipos de enlaces HVDC.

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