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INTERCONEXIÓN SIC - SING ¿ Corriente Alterna (HVAC) o Corriente Continua (HVDC) ? Preparado por: Sebastián Ríos M. Profesor Titular PUC 14 de Mayo de 2013

corriente alterna o corriente continua?

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ca cc corriente alterna corriente continua sic-sing

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  • INTERCONEXIN SIC - SING

    Corriente Alterna (HVAC) o

    Corriente Continua (HVDC) ?

    Preparado por:

    Sebastin Ros M.

    Profesor Titular PUC

    14 de Mayo de 2013

  • Soluciones tecnolgicas CA y CC

    Desde el punto de vista TCNICO, AMBAS soluciones de interconexin en CA o CC son factibles y cuentan con una gran experiencia en varios pases

    Desde el punto de vista ECONMICO y considerando las exigencias regulatorias vigentes en Chile, la tecnologa en CC (HVDC) es mucho ms cara que la tecnologa en CA (HVAC)

  • Tecnologa en CA (HVAC) Doble circuito en Corriente Alterna de 500 kV, con

    Subestacin de interrupcin intermedia y compensacin serie fija (del orden de 50 %) en cada

    tramo. Si fuera necesario desde el punto de vista dinmico, una

    parte de la compensacin serie fija puede estar representada por compensacin serie variable a travs de un componente de la familia FACTS tal como TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) o SVC (Static Var Compensator) con control secundario POD (Power Oscillation Damping)

  • Tecnologa en CC (HVDC)

    Una revisin del estado del arte de proyectos HVDC para transmisin de grandes potencias desde el inicio de la HVDC hasta Marzo de 2012 entrega los siguientes resultados: Transmisin de grandes potencias (Mayor que 300 MW) se utiliza

    tecnologa LCC (Line Commutated Converter). Esta tecnologa es la que est bien establecida para los niveles de transferencia de 1500 MW que requiere el SIC-SING

    Transmisin de potencias en el rango de 30 MW hasta 300 MW

    (llamada HVDC Light) se utiliza tecnologa VSC (Voltage Source Converter). Actualmente, se esta experimentando con niveles mayores a 300 MW.

  • Proyectos HVDC Proyectos HVDC a lo largo de los aos considerando los distintos tipos de

    tecnologas de CC

    Fuente: www.hvdc.com (IEEE Report)

  • NDICE DE DESEMPEO DE TECNOLOGAS EN CC 2001-2002

    Fuente: TF-CIGRE

    Group Study

    Committee B4

  • NDICE DE DESEMPEO DE TECNOLOGAS EN CC 2003-2004

    Fuente: TF-CIGRE

    Group Study

    Committee B4

  • Comparacin general de costos en CA y CC (no incluye exigencias regulatorias en Chile)

  • Alternativas para la interconexin SIC-SING

    La interconexin SIC-SING en base a tecnologia de Corriente Alterna, resulta ms beneficiosa en todos los mbitos, incluso en aspectos tcnicos y econmicos.

    TEM Alternativa

    HVDC

    Alternativa

    HVAC

    Tecnologa 500 kV(DC) - bipolar con retorno metlico

    500 kV (AC) doble circuito, con S/E intermedia y FACTS

    Capacidad 1500 MW 1500 MV

    Longitud 610 km 576 km

    Calificacin

    Ambiental No Desde Junio de 2012

    Inversin 850 millones US$** 600 millones US$

    COMA* 12,5 millones US$ 9,0 millones US$

    Plazo desde la

    adjudicacin 54 meses 30 meses

    S/E en el SING Nueva Encuentro Nueva Mejillones

    Criterio N-1

    (redundancia) ? Cumple

    Tambin requiere refuerzo en alterna Encuentro-Mejillones.

    *Costo Operacin Mantenimiento y Administracin

    **No incluye compensacin Shunt en terminales de lnea=630 millones US$

  • Alternativas para la interconexin SIC-SING

    Tipo de solucin:

    HVDC = Corriente Continua HVAC = Corriente Alterna

    Acceso abierto en alternativa HVAC

    para ERNC y/o consumos

  • Evolucin del sistema troncal de Chile en 500 kV (HVAC )

  • Situacin Actual 2013 Situacin Proyectada 2019

    Puerto Montt

    Charra

    Alto Jahuel/Polpaico

    Tal Tal

    Mejillones

    Puerto Montt

    Charra

    Alto Jahuel/Polpaico

    Tal Tal

    Mejillones

    Lnea 220 kV

    Lnea 500 kV

  • Monopole, ground return

    Monopole, metallic return

    Monopole, midpoint grounded

    6-pulse groups

    6-pulse groups

    12-pulse groups

    12-pulse groups

    Capacity up to appr. 2000 MW

    HVDC Transmission Modes

    Bipole

    12-pulse groups

    12-pulse groups

    Capacity up to appr. 4000 MW

    Back to -Back

    Capacity up to appr. 2000 MW

    Connection between Converter Stations can be Overhead Lines or Cables Fuente: www.hvdc.com

  • The HVDC Classic Monopolar Converter Station

    Converter station Transmission line or cable

    Converter

    Smoothing reactor

    DC filter

    Telecommunication

    Control system

    AC filters Shunt

    capacitors or other reactive

    equipment

    AC bus

    ~~

    Fuente: www.hvdc.com

  • X

    Fundamentos de transmisin en AC y DC

    Fuente: www.hvdc.com

  • HVAC INTERCONEXIN

    Muchos pases operan en la actualidad con tecnologa en Corriente Alterna (HVAC) y slo cuando se justifica econmicamente se ha elegido la tecnologa en Corriente Continua (HVDC):

    Argentina, Brasil, Europa, Rusia, etc.

    HVAC con elementos FACTS (Flexible AC Transmission Systems) representan desde 1974, cerca de 40 aos a la fecha, de aplicaciones exitosas a nivel mundial de la tecnologa HVAC de transmisin.

  • NDICE DE DESEMPEO DE TECNOLOGA TCSC APLICADA EN PRYECTOS DE CA

    Fuente: Performance of Installed TCSC Projects, S. Meikandasivam et al., IEEE 2011

  • Problemas con la tecnologa en CC (HVDC) que implican un alto costo econmico al usar esta tecnologa (1/5)

    1. Tecnologa en CC (HVDC) No cumple el Criterio de Seguridad (N-1) a un costo razonable sino que prohibitivo. En efecto, su costo total sube casi al doble para cumplir con este Criterio de Seguridad.

  • Criterio de Seguridad (N-1) (diagrama de enlace bipolar simplificado)

  • Cumplimiento de Criterio de Seguridad (N-1)

  • Implicancias adicionales del cumplimiento de criterio (N-1)

    Mantener reserva en giro de las unidades Generadoras despachadas del orden de 630 MW, en un sistema prcticamente trmico como el SING

    Costo adicional de lnea HVDC (2 polos + retorno metlico) para 3000 A en lugar de lnea para 1500 A

    Costo adicional de torres (vanos ms cortos y torres ms robustas) para lnea de 3000 A

  • Problemas con la tecnologa en CC (HVDC) que implican un alto costo econmico al usar esta tecnologa (2/5)

    2. Solucin HVDC elegida por CNE NO puede cumplir el Criterio de Sobrecarga de vlvulas de tiristores a costo razonable (e.g. 100 % de sobrecarga durante 15 MINUTOS).

    Caso de enlace bipolar 500 kV, 3000 MW, en China, Tres Gargantas, 50 % de sobrecarga durante 5 SEGUNDOS

    Norma tcnica de Seguridad y Calidad de Servicio de Chile establece sobrecarga solo durante 10 SEGUNDOS

  • Problemas con la tecnologa en CC (HVDC) que implican un alto costo econmico al usar esta tecnologa (3/5)

    3. Tecnologa en CC (HVDC) con Line Commutated Converters exige disponer de una compensacin de reactivos ---en cada extremo de la lnea--- equivalente en magnitud entre 50 y 60 % de la Potencia mxima transmitida (= 0,55*1500 MVAr = 825 MVAr) .

    Valorizacin realizada por la CNE establece en US $ 630.000.000 los 1650 MVAr requeridos

  • Problemas con la tecnologa en CC (HVDC) que implican un alto costo econmico al usar esta tecnologa (4/5)

    4. Solucin HVDC elegida por la CNE respecto a conectar el extremo Norte de la lnea HVDC en la barra de Encuentro 500 kV, la obligar a reforzar esta barra con potencia reactiva dinmica, es decir, con Condensadores Sncronos que contribuyan aportando tanto potencia de cortocircuito como inercia, pero que desgraciadamente son mucho ms caros.

  • Problemas con la tecnologa en CC (HVDC) que implican un alto costo econmico para esta tecnologa (5/5)

    5. Tecnologa en CC (HVDC) con Line Commutated Converters (LCC) no permite a un costo razonable que se puedan conectar otros proyectos cercanos a la lnea, por ejemplo, parques de ERNC. Por ser LCC el costo de conexin de un parque seria prohibitivo y adems estara sujeto a cambios de polaridad cuando se produzcan cambios de sentido de circulacin de la potencia por el enlace.

  • COMENTARIOS FINALES

    LA SOLUCIN TECNLOGICA DE INTERCONEXIN ELCTRICA SIC-SING QUE RESULTA MS CONVENIENTE DESDE LOS PUNTOS DE VISTA TCNICO*, ECONMICO Y REGULATORIO VIGENTE PARA CHILE ES LA TECNOLOGA EN CORRIENTE ALTERNA (HVAC), QUE ADEMS ABRE LA POSIBILIDAD DE CONEXIN DE ERNC Y FLEXIBILIZA LA EXPANSIN DEL SISTEMA ELCTRICO EN UNA ZONA GEOGRFICA IMPORTANTE PARA LA ECONOMA DEL PAS.

    EXISTE UNA AMPLIA EXPERIENCIA EN EL SECTOR ELCTRICO DE CHILE, EN EL MANEJO DE SISTEMAS LONGITUDINALES DE TRANSMISIN EN 220 kV y 500 kV

    LA INTERCONEXIN SIC-SING EST EN PLENA CONCORDANCIA CON EL SISTEMA TRONCAL EN 500 kV ACTUALMENTE EN DESARROLLO ( DOBLE

    CIRCUITO EN 500 kV DE 850 Km CON VARIAS SUBESTACIONES INTERMEDIAS CON COMPESACIN SERIE FIJA)

    *Estudios nacionales e internacionales