24 de Mayo 2012

TECNOLOGÍAS PARA LA TRANSMISIÓN

Pablo Jorquera Riquelme

Estudio de Nuevas Tecnologías

Vicepresidencia Desarrollo de Negocios

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

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

Limitaciones a la transmisión de potencia en LLTT (2)

4

*Adicionalmente está el criterio de operación N-1 en el STT

Tecnología disponibles para repotenciar LLTT

Compensación dinámica de reactivos

Compensación dinámica de reactivos

SVC: Static Var Compensator STATCOM: Static Synchronous 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

• 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

6

QSVC

TCR FC ~ =

C1 C2

QSTATCOM

VSC

SVC vs STATCOM

7

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

Proyecto STATCOM/SVC

8

Compensación

estática

Condensadores

sincrónicos

Equipos FACTS:

SVC - STATCOM

Aumento de transferencia a

1600 MW

Estudio de las posibles

soluciones

La solución:

STATCOM y SVC

Necesidad Incrementar transferencia máxima por el corredor de 500 kV (Ancoa hacia el norte) a 1600 MW.

SVC STATCOM

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.

SVC Polpaico

9

SVC POLPAICO: 100/-65 MVAr

• En servicio desde julio 2011

STATCOM Cerro Navia

10

STATCOM CERRO NAVIA: 140/-65 MVAr

• En servicio desde marzo 2011

STATCOM + Baterías = Almacenamiento de energía!

11

STATCOM/BESS

Barra de AT

Q STATCOM

~ =

VSC

P BESS

Battery Energy Storage System

+

Referencia: ABB 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)

Conductores de Alta Capacidad

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 Conductor de aluminio, soportado en acero.

ACSS/TW Tramas trapezoidales de aluminio, soportado en acero

G(Z)TACSR Aleación de aluminio de resistencia térmica superior, reforzado en acero.

KTACSR Conductor de aleación de aluminio de alta resistencia mecánica, reforzado en acero.

TACSR Conductor de aleación de aluminio de resistencia térmica, reforzado en acero.

ZTACSR Conductor de aleación de aluminio de resistencia térmica superior, reforzado en acero.

ZTACIR Conductor de aleación de aluminio de resistencia térmica superior, reforzado invar.

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 (180-200°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

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…

Configuración en Haz

Mayor sección Conductor original

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.

Cambio conductor A. Jahuel – Chena 220kV

16

Capacidad original

Conductor Greeley - Grosbeak

250 MVA

Capacidad nueva

Conductor GAP GZTACSR-353

400 MVA

60% más de capacidad de transmisión.

Este proyecto actualmente se encuentra en

ejecución.

Cambio conductor A. Jahuel – Chena 220kV (2)

17

• 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

Transformadores desfasadores (PST)

Transformadores Desfasadores (PST)

• Control flujo de potencia en LLTT

• Protección de sobrecarga de transformadores y LLTT

19

11 v22 v

LX

senvvP

)( 2121

Cortesía ABB

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

Proyecto Desfasadores S/E Cerro Navia (2)

21

350 MVA, +/- 18.5° en +/- 16 pasos

Proyecto Desfasadores S/E Cerro Navia (3)

22

Características:

• 220 kV

• 350 MVA

• 16 pasos

• +/- 18.5°

Transformador serie Transformador de excitación

12 m

10 m

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

Muchas Gracias

24

24 de Mayo 2012

TECNOLOGÍAS PARA LA TRANSMISIÓN

Pablo Jorquera Riquelme

Estudio de Nuevas Tecnologías

Vicepresidencia Desarrollo de Negocios