Sistemas HVDC En Los Sistemas Eléctricos

Resumen

Durante la última época se ha aumentado mucho el uso de sistemas de transmisión en

corriente continua de alto voltaje con el crecimiento de las ciudades y necesidades

energéticas. Por lo que es de gran interés un estudio sobre este tipo de transmisión y los

efectos que pueda tener en los aspectos económicos y ambientales sobretodo.

Con este trabajo se pretende presentar las características principales de los enlaces en

HVDC y la importancia que tiene para interconexiones de largas distancias. Contiene en

primer lugar un breve introducción acerca del origen y su inventor; en segundo lugar,

tipos, beneficios y ventajas característicos del HVDC (se incluye también una

descripción del impacto ambiental que tiene); en tercer lugar, una pequeña explicación

sobre una innovación de los cables de HVDC, que es el HVDC Light. Y por último, una

conclusión que por una parte trata sobre los usos de HVDC y HVDC Light, y por otra

parte, sobre el primer proyecto de HVDC en España.

1. Introducción

El origen de la transmisión de corriente continua de alto voltaje HVDC (High Voltage

Direct Current) se hizo posible gracias al ingeniero e inventor Dr. Uno Lamm (1904-

1989), es considerado como “ el padre del HVDC”. Uno Lamm, después de obtener su

título de máster en el Instituto de Tecnologías Ram Stockholm Royal, trabajó en una

gran compañía internacional Suiza de tecnologías eléctricas (ASEA) Swedish General

Electric Corporation. Donde lideró el desarrollo de las válvulas (mercury arc valves)

necesarias para el funcionamiento del sistema HVDC. Entonces en el año 1954 tuvo

lugar la primera interconexión comercial de corriente continua de alto voltaje entre la

isla de Gotland con Suecia mediante cables submarinas.

Las interconexiones de estas son muy deseables, ya que permite conectar sistemas

eléctricos asíncronos, transmitir potencia en entornos marinas, tiene menor pérdida de

energía en las transmisiones, etc. Y las dos principales razones por las que debemos usar

HVDC son: en primer lugar, debida a la importancia y necesidad desde un punto de

vista tecnológico, por ejemplo la controlabilidad; en segundo lugar, debido al coste total

invertido puesto que resulta mucho más rentable que la interconexión en corriente

alterna para determinados sistemas eléctricos.

2.Tipos de HVDC

Existen tres tipos de enlaces HVDC según la configuración. Estos pueden ser de uno o

dos hilos.

Monopolar

Consiste en utilizar un sólo conductor para la transmisión de potencia entre una

estación de conversión y otra, haciendo el retorno por medio de los electrodos de las

subestaciones conectados a tierra. Esto permite un ahorro en el cable conductor aunque

no es conveniente su uso en algunos casos como cuando las pérdidas por la tierra son

muy significativas o no se puede instalar por razones medioambientales

Bipolar

En esta conexión se utilizan dos conductores, uno actuando con polaridad positiva y

otro con polaridad negativa permitiendo la transferencia de potencia en paralelo. El

manejo de esta conexión hace que en circunstancias normales de operación la corriente

de retorno sea cero, porque al aplicar la primera ley de Kirchhoff las corrientes,

procedentes de la línea con polaridad positiva y de la línea con polaridad negativa se

anulan. En caso de que una línea presente una falla o tenga programadas operaciones de

mantenimiento, la otra línea puede operar como una línea monopolar .

Homopolar

Este tipo de conexión consiste en el manejo de dos cables conductores con la mismo

polaridad utilizando la tierra o un conductor metálico como retorno. En este

conductor tiene dos veces la corriente nominal de una línea.

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3. Características de la transmisión HVDC

La transmisión de la corriente continua debido a su propia estructura y

funcionamiento, muestra las siguientes características:

1) económica

Es una de las característica más importantes del uso de HVDC. Posee una alta

capacidad y rentabilidad para distancias largas. Son más bajos los costes y gastos de

funcionamiento en las líneas de transmisión de HVDC aunque su costo de rectificación

e inversión inicial es bastante alta comparada con HVAC(High Voltage Alternating

Current). Por este motivo, para la misma capacidad de transmisión, cuanto más larga sea

la distancia de transmisión, más económico resulta el empleo de la corriente continua.

Figura 1. Diagrama de coste frente distancia.

En este diagrama se puede observar que a partir de cuando la distancia de transmisión

es mayor que la distancia equivalente(Break-Even Distance), se va reflejando las

ventajas económicas de la transmisión de CC, cuanto más distancia más económica. En

las aplicaciones reales, esta distancia de mínima va en el rango de 500 a 800 kilómetros

para líneas aéreas, que en el caso de cables la distancia es de aproximadamente 40

kilómetros.

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Además en general, un enlace HVDC siempre presenta menos pérdidada que su

equivalente en HVAC, a igual potencia nominal.

Figura 2. Relación potencia/distancia de las líneas HVAC y HVDC

En esta gráfica observamos que el HVAC a partir de la distancia empieza a producir

cantidades importantes de pérdidas (debido a sus efectos inductivos), mientras que la

HVDC permanece constante con la distancia ya que no produce pérdidas.

2) interconectividad

La capacidad de transmisión de CA (corriente alterna) está muy restringido por

problemas de estabilidad debidas

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