Sistema de transmisión de sobretensión de CC

Cuando hay que transportar la energía a granel a distancias muy largas, o por debajo del agua, se utiliza el sistema de transmisión HVDC, que es más económico que el sistema de transmisión de CA. El análisis del progreso comercial de los últimos años ha dado lugar a un elevado consumo de vitalidad (la electricidad).

Para ello, es necesario que las técnicas de transmisión e interconexión tengan un precio óptimo, ya que las herramientas de transmisión son mucho más caras.

Por tanto, la selección entre la transmisión de CA y CC es importante para obtener la mayor fiabilidad. Tu mejor opción para una transmisión de energía ecológica y económica es la transmisión HVDC. Vamos a hablarte brevemente del sistema HVDC.

¿Qué es el HVDC?

La energía eléctrica se produce, se transmite y se distribuye en forma de corriente alterna. Desde las estaciones productoras, la energía se transmite al consumidor en la punta a través de cepas de transmisión y distribución. Las cepas de transmisión son largas y funcionan con tensiones excesivas o adicionales.

Sin embargo, la cantidad de transmisión de corriente alterna a través de la carretera está limitada por su inductancia. Para superar esto, se suele utilizar un sistema de transmisión de corriente continua de tensión excesiva (HVDC) para la transmisión de energía primaria.

Al final del sistema de energía de CC, la energía de CC se invierte en energía de CA y se sincroniza con la siguiente comunidad de CA. Así, el HVDC completo consta de tres secciones, en particular la estación de convertidores, la parte de transmisión y una estación de inversores.

La estación de acabado o convertidor emisor consiste en un rectificador de puente de tiristores de 6, 12 o 24 pulsos, mientras que la estación de acabado o convertidor receptor consiste en un rectificador de puente de tiristores de configuración similar pero que funciona en modo inversor.

Ventajas de los programas de transmisión de HVDC sobre los de HVAC

• En la transmisión de corriente continua, sólo se buscan dos conductores para una sola línea. Sólo es suficiente un conductor con retorno a tierra, y si se utilizan dos conductores y retorno a tierra, se duplica la capacidad de la carretera. Sin embargo, en el caso de la transmisión de CA, se buscan al menos tres conductores y se pueden buscar 6 conductores para una línea de doble circuito.
• Puede transportar la energía de forma económica y eficiente a largas distancias con una disminución de las tensiones de transmisión, en contraste con las pérdidas de la transmisión de CA.
• El hiperenlace de CC conectado entre dos técnicas de CA elimina la necesidad de mantener la sincronización entre ellas. Las frecuencias de provisión pueden o no ser las mismas en los 2 lados. Las técnicas HVDC siempre mantienen la capacidad de circular mientras la tensión de las técnicas conectadas a HVDC se mantenga en límites seguros. Sin embargo, en el caso del sistema de climatización, hay que sincronizar la frecuencia de suministro.
• La instalación que circula en el sistema HVDC puede ser gestionada simplemente a una velocidad excesiva. Los controladores automáticos de la estación convertidora deciden la capacidad de circulación mediante el hipervínculo.
• El tamaño de la línea de transmisión no requiere problemas de estabilidad, ya que no es necesario transmitir potencia reactiva.
• El aislamiento de los fallos entre la terminación emisora y la receptora podría conseguirse dinámicamente gracias a la gestión rápida y respetuosa con el medio ambiente del hiperenlace HVDC.
• En el caso de la transmisión de CAV para tensiones superiores a 400KV, es esencial restringir los posibles transitorios de conmutación por causas económicas. Con el uso de HVDC, estos problemas no se producen.

Elementos de un sistema de transmisión HVDC

Las partes importantes de un sistema de transmisión HVDC son los convertidores de impulsos 6/12/24, el transformador del convertidor con la relación y el cambio de toma adecuados, los filtros en cada aspecto de CC y CA, la reactancia de alisado en el aspecto de CC, los condensadores en derivación y las cepas de transmisión de CC.

Unidad de conversión

La transmisión HVDC requiere un convertidor en cada extremo de la carretera. El convertidor del extremo emisor actúa como un rectificador que convierte la corriente alterna en corriente continua y el convertidor del extremo receptor actúa como un inversor que convierte la corriente continua en corriente alterna.

Esta unidad suele estar formada por dos convertidores de tres secciones que se conectan en secuencia para accionar un convertidor de 12 pulsos. El convertidor está formado por 12 válvulas de tiristores y estas válvulas pueden estar empaquetadas como válvulas simples o dobles, o como preparaciones de cuatro válvulas.

Debido al análisis de las unidades de potencia digitales, se han cambiado las válvulas de tiristores para una potencia excesiva, que recuerdan a las unidades de tiristores de puerta cerrada (GTO), los IGBT y los tiristores accionados por la luz.

Las válvulas se refrigeran por aire, agua o aceite y están diseñadas principalmente en base a una idea modular en la que cada módulo consiste en una secuencia que conecta rangos de tiristores.

Los indicadores de disparo de la válvula se generan dentro del controlador del convertidor y se transmiten a cada tiristor de la válvula mediante un sistema de información suave de fibra óptica. Los indicadores adicionales de luz solar se transforman en indicadores eléctricos mediante amplificadores con transformadores de impulsos.

Las válvulas están protegidas mediante circuitos de snubber, pararrayos sin protección y protección de los circuitos de disparo.

Transformadores convertidores

Los transformadores utilizados antes de la rectificación de CA en el sistema HVDC se conocen como transformadores convertidores. Las configuraciones de transformadores convertidores completamente diferentes comprenden transformadores trifásicos - bifásicos, monofásicos - trifásicos y monofásicos - bifásicos.

Los devanados de las válvulas de los transformadores se conectan en estrella y triángulo con imparcialidad no conectada a tierra y los devanados de CA se conectan en paralelo con imparcialidad conectada a tierra.

El diseño del transformador de gestión es considerablemente diferente al utilizado en las técnicas de CA. Están diseñadas para soportar las tensiones de corriente continua y las elevadas pérdidas parásitas debidas a las corrientes armónicas.

El contenido de material de los armónicos en un transformador convertidor es mucho mayor en comparación con el transformador típico, lo que provoca un mayor flujo de fuga y da lugar a la formación de puntos calientes nativos en los devanados. Para evitar estos puntos calientes, se requiere una derivación magnética adecuada y unos preparativos de refrigeración eficaces.

Filtros

Debido al disparo repetitivo de los tiristores, se generan armónicos en el sistema HVDC. Estos armónicos se transmiten a la comunidad de CA y provocan un sobrecalentamiento de las herramientas y también interferencias con el sistema de comunicación.

Con la intención de reducir los armónicos, se utilizan filtros y métodos de filtrado. Las variedades de filtros abarcan

Filtros de CA

Se fabrican con piezas pasivas y, por tanto, presentan baja impedancia y vías de derivación para las corrientes armónicas de CA. Además de las preparaciones de filtros amortiguados, se utilizan habitualmente en el sistema HVDC.

Filtros de CC

Al igual que los filtros de CA, se utilizan además para filtrar los armónicos. Los filtros utilizados en el acabado de CC, suelen ser más pequeños y baratos que los utilizados en el aspecto de CA. Los filtros de corriente continua de moda son del tipo vivo, por lo que la mitad pasiva se reduce al mínimo.

En las redes de transmisión HVDC se utilizan filtros de corriente continua específicamente diseñados para reducir las perturbaciones causadas por las técnicas de telecomunicación a causa de los armónicos.

Filtros de sobrefrecuencia

Se suministran para suprimir las corrientes de frecuencia excesivas y se conectan entre el transformador del convertidor y el bus de CA de la estación. Normalmente se conectan entre el filtro de CC y la línea de CC y también en el aspecto imparcial.

Condensadores en derivación o compensación reactiva

Debido al retraso en el ángulo de disparo de la estación convertidora, se generan voltio-amperios reactivos dentro de la estrategia de conversión. Como el sistema de CC no necesita ni genera ninguna potencia reactiva, ésta debe compensarse adecuadamente mediante el uso de condensadores en derivación conectados en cada extremo del sistema.

Reactor de alisado

Es un reactor de secuencia gigante, que se utiliza en el aspecto de la CC para facilitar la presencia de la CC además de ser un objetivo de defensa. Regula la corriente continua a un conjunto de valores, oponiéndose al cambio brusco de la corriente de entrada del convertidor. Puede estar conectado en el aspecto del camino, en el aspecto imparcial o en un lugar intermedio.

Medio de transmisión o cepas o cables

Las cepas aéreas actúan como el medio de transmisión más frecuente para la transmisión de energía a granel por tierra. En las técnicas HVDC se utilizan dos conductores con polaridad completamente diferente para cambiar la capacidad de la terminación emisora a la terminación receptora.

Las dimensiones de los conductores necesarios en la transmisión de corriente continua son pequeñas para una energía similar a la de la transmisión de corriente alterna. Debido a la ausencia de frecuencia, no hay impacto de los poros y la piel dentro de los conductores.

Los cables de corriente continua con exceso de tensión se utilizan en caso de transmisión submarina. La mayoría de estos cables son del tipo lleno de aceite. Su aislamiento consiste en tiras de papel impregnadas de aceite de excesiva viscosidad.

Interruptores de CC y CA

Las herramientas de conmutación proporcionan seguridad a todo el sistema HVDC frente a numerosos fallos eléctricos y también proporcionan indicación de las mediciones. Los equipos de conmutación incluyen interruptores de aislamiento, pararrayos, disyuntores de CC, disyuntores de CA y muchos otros.

Variedades de técnicas HVDC

Existen principalmente tres formas de hipervínculos HVDC, que se mencionan a continuación.

Hipervínculo monopolar

En este sistema de corriente continua, los convertidores de acabado emisor y receptor están conectados por un solo conductor (o línea) con una polaridad optimista o desfavorable. Principalmente, la polaridad desfavorable se aprecia más en las tensiones aéreas, debido a las menores interferencias radioeléctricas.

Utiliza el suelo o el agua del mar como vía de retorno. Normalmente se puede utilizar un retorno metálico. Es famoso que la tierra ofrece mucha menos resistencia a la corriente continua, en contraste con la corriente alterna. La determinación bajo revela un hipervínculo monopolar.

Hipervínculo Bipolar

Esta es probablemente la configuración de sistema HVDC más utilizada. Utiliza dos conductores; uno es un conductor optimista o polo y el opuesto es un conductor desfavorable de idéntica magnitud (a veces ± 650V).

Todos los terminales tienen dos unidades convertidoras de idéntica potencia, conectadas en secuencia en el aspecto de CC. Los factores no polarizados (unión entre los convertidores) están conectados a tierra en uno o en todos los extremos, por lo que los polos funcionan de forma independiente.

Normalmente, cada polo funciona con un presente similar, por lo que no hay un piso presente que fluya bajo estas circunstancias.

En caso de fallo de un solo conductor, el conductor opuesto con retorno a tierra puede suministrar la mitad de la carga nominal y mejorar así la fiabilidad del sistema. El hiperenlace bipolar tiene dos circuitos no polarizados y puede funcionar como un hiperenlace monopolar en un escenario de emergencia.

Hipervínculo Homopolar

Este hipervínculo tiene dos o más conductores con la misma polaridad, por lo general de polaridad desfavorable y están trabajando con la retroalimentación del suelo. Si la avería se produce en un solo conductor, las herramientas del convertidor pueden estar conectadas a un polo sano y pueden suministrar más del 50% de la potencia nominal, lo que supone una carga de pérdida de línea elevada.

Esto no es posible en el caso de la hiperconexión bipolar, el aislamiento nominal del lugar se utiliza para los polos desfavorables y optimistas. Esta técnica es muy apreciada cuando las corrientes de tierra constantes son inevitables.

La ventaja del sistema es que se reducen mucho las pérdidas de corona y las interferencias de radio como consecuencia de una polaridad desfavorable en las cepas. Sin embargo, la enorme retroalimentación del suelo presente es el principal inconveniente.

Objetivos de los programas HVDC

• Transmisión de energía a granel a larga distancia
• Transmisión de energía a granel mediante cables subterráneos o submarinos
• Interconexión de técnicas de CA gestionadas individualmente
• Estabilización de los flujos de energía en el sistema de energía empotrado
• Esfuerzos en paralelo de CA y CC
• Conversión de frecuencias
• Transmisión de CC con distribución de CA