Power & Energy Magazine - Spanish - July/August 2019 - 65

Equipos y configuraciones para la
conexión de elementos de redes de HVdc

este artículo, analizamos la similitudes y diferencias entre
las subestaciones de CC y sus homólogas de CA en cuanto a
diseño, tecnologías y requisitos.

Tecnología HVdc
La HVdc es una tecnología consolidada para los refuerzos
de red que evita algunas de las desventajas asociadas con las
mejoras de transmisión de CA (aumenta el nivel de fallas del
sistema de CA, los requisitos para la energía reactiva y las
redes de CA sincronizadas) al transmitir energía eléctrica por
los circuitos de CC. Se ha utilizado a nivel comercial durante
más de 60 años, principalmente para transmitir energía en
gran escala a grandes distancias y conectar los sistemas de
CA asíncronos, y es una opción favorable cuando se necesitan conexiones de cables largos (submarinos).
La transmisión de HVdc utiliza convertidores electrónicos de energía para transformar la CA en CC y viceversa.
Los convertidores utilizan interruptores electrónicos de
energía de tiristores o transistores bipolares de puerta aislada
(IGBT, por sus siglas en inglés). Los tiristores se utilizan
en convertidores conmutados por línea (LCC, por sus siglas
en inglés), la tecnología de HVdc tradicional, mientras que
los IGBT se utilizan en convertidores de fuente de tensión
(VSC, por sus siglas en inglés). Aunque ambas tecnologías
pueden proporcionar un control rápido de la energía activa y
la transmisión de energía utilizando sistemas de línea aérea
o de cable, existen diferencias entre las dos. Por una parte,
los LCC son una tecnología más madura, rentable y eficiente
que está disponible para niveles de energía muy altos (del
orden de 10 GW). De manera alternativa, las aplicaciones de
HVdc de VSC ofrecen varias ventajas, incluida una huella
total más reducida, capacidad de inversión de energía activa
rápida, control flexible e independiente de la energía reactiva, integración más fácil en los sistemas de energía débiles
y el uso de cables extruidos, por ejemplo, de polietileno reticulado (XLPE).
Desde el cambio de siglo, la HVdc ha experimentado
una renovación. En países como China, India y Brasil,
las instalaciones de HVdc de LCC transportan energía en
gran escala a largas distancias, satisfaciendo una necesidad
causada por el rápido crecimiento económico. Al mismo
tiempo, el desarrollo de la tecnología de VSC condujo a
nuevas aplicaciones que incluyen el uso de cables submarinos para interconectar plataformas petroleras y parques
eólicos marítimos con plantas en tierra y aplicaciones de
julio/agosto 2019

cables subterráneos y líneas aéreas para proporcionar enlaces terrestres.
Los recientes avances en la tecnología de VSC han permitido el desarrollo de una red de HVdc con tres o más convertidores conectados en paralelo. Varios de dichos sistemas
han sido desarrollados o están en construcción. Mientras que
los sistemas punto a punto se desarrollan normalmente como
proyectos utilizando un procedimiento de construcción de
contratación de ingeniería, las futuras redes de HVdc, en
muchos casos, se desarrollarán de manera gradual, requiriendo interfaces entre proyectos de diferentes proveedores.
Aunque las redes de HVdc de LCC o de VSC/LCC híbridas
son posibles, este artículo se centra en las redes de HVdc de
VSC, su diseño de subestaciones y cómo se diferencia de
sus homólogas de CA. Las subestaciones de HVdc consisten en una subestación que conecta múltiples líneas o cables
y, posiblemente, una o más estaciones convertidoras. Como
sucede con los sistemas de CA, los dispositivos se pueden
clasificar como equipos primarios, que transportan la energía, y equipos secundarios, que proporcionan interconexión
y control.

Equipos primarios
En una futura subestación de CC, los equipos primarios
podrían consistir en diversos componentes para la transferencia de energía, protección y capacidades de conmutación
para la reconfiguración del sistema. Los posibles componentes incluyen convertidores de CA/CC, disyuntores y otros
dispositivos de conmutación, cables, líneas y sus terminaciones, medios de descarga de cables y equipos para controlar el
flujo de energía, como se muestra en el gráfico 1.

Convertidores de CA a CC
Convertir la CA en CC es un requisito fundamental para el
futuro sistema energético, permitiendo la conexión de los
sistemas de HVdc con redes de transmisión de CA existentes
para la transferencia de energía de gran escala. Una estación
de VSC consiste en la sala de válvulas de VSC, en la que se
ubican los equipos electrónicos, así como inductores de fase
y equipos de medición. Los transformadores y la subestación de CA normalmente se ubican fuera del área de VSC
de la subestación.
Se pueden utilizar diversas tecnologías de VSC para la
conversión de CA en CC en sistemas multiterminales, que
se pueden clasificar prácticamente en dos tipos principales:
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