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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