Líneas de corriente continua de alta tensión

A la hora de afrontar la transmisión de energía eléctrica en largas distancias o en conducciones submarinas, la transmisión en corriente continua (HVDC) presenta importantes ventajas sobre la transmisión en corriente alterna (HVAC), en relación con los costes, pérdidas y otros factores, que hacen que en muchas ocasiones sea preferible.

En este artículo se discutirá en qué consiste este sistema de transmisión de energía y cuáles son sus principales ventajas y desventajas.

1. Componentes de una transmisión en corriente continua (HVDC)

• Transformador

Reduce o aumenta la tensión para adecuarla a la tensión de trabajo de los Convertidores.

• Convertidor AC/DC

A través de rectificadores se convierte la corriente alterna a corriente continua.

• Convertidor DC/AC

Por medio de inversores se convierte la corriente continua a corriente alterna.

• Reactancia

Cumple la función de evitar fallos de conmutación en los inversores, reduce los armónicos de corriente y mantiene estable la corriente.

• Electrodos

Cumplen la función de conectar el sistema a tierra y así hacer que el retorno del polo negativo sea por tierra.

• Línea DC

Pueden ser cables subterráneos o líneas aéreas de alta tensión.

• Interruptor AC

Protegen ante fallos en los transformadores y permiten abrir el circuito de alimentación a los convertidores.

• Filtros de armónicos

Formados por la conjunción de reactancias y capacitores, para reducir los armónicos de tensión y mantener estable la misma.

2. Características de la transmisión de energía en HVDC

• La potencia del extremo emisor debe ser igual a la potencia del extremo receptor.
• Si la resistencia de tierra es lo suficientemente baja, el polo positivo se pone a tierra a través de un electrodo de PAT (como se puede ver en la anterior imagen), y no es necesario el tendido de una línea para el polo negativo.
• Puede haber más de una estación convertidora en ambos extremos y varias líneas de transmisión. Se clasifican en:

• • Transmisión Monopolar: solo se requiere un conductor para el polo positivo y el retorno del polo negativo se realiza por tierra o bien por agua.
  • Transmisión Bipolar: se dispone más de un convertidor por subestación y de un conductor tanto para el polo positivo como el negativo.
  • Transmisión Homopolar: igual a la transmisión Bipolar.

• Para largas distancias de transmisión de energía, superiores a 600 km, el coste de transmisión HVDC es más reducido que la transmisión HVAC.

3. Comparación entre el sistema de transmisión HVAC y HVDC

4. Desventajas de un sistema de transmisión HVDC

• La capacidad de sobrecarga de los convertidores es muy pequeña.
• El coste de convertidores, reactancias y filtros es elevado, sobre todo para pequeñas distancias de transmisión.
• Necesidad de controlar el flujo de potencia de acuerdo a la demanda de la red.
• Mayor complejidad de las subestaciones en ambos extremos.

5. Conclusión

La aplicación de sistemas de transmisión HVDC resulta especialmente interesante para las siguientes aplicaciones:

• Transmisión en cables submarinos y en largas longitudes de cables subterráneos.
• Interconexión de redes independientes entre sí, donde se requiera un control de la energía transmitida.
• Interconexión de redes con distinta frecuencia.

6. Bibliografía

• HVDC Power Transmission Systems de R. Padiyar
• Ultra-High Voltage AC/DC Grids de Zhenya Liu
• Design Control and Application of Modular Multilevel Converters for HVDC Transmission Systems de Kamran Sharifabadi

– Enlaces de interés

• https://www.siemens-energy.com/global/en/offerings/power-transmission/portfolio/high-voltage-direct-current-transmission-solutions.html
• https://new.abb.com/south-america/sobre-nosotros/tecnologia/tecnologia-hvdc

Autor: Guillermo Núñez, docente del Curso de Líneas de Transporte de Energía Eléctrica