Línea de Transmisión en Corriente Continua (HVDC)

Descripción de la Opción:

Esta línea de transmisión en corriente continua se construiría entre las subestaciones C. Armiño y Socabaya y en paralelo con el sistema de transmisión existente. La transmisión HVDC no sólo incrementa la capacidad de transferencia entre el sistema Norte y el Sur, sino también mejora la respuesta dinámica del sistema en su globalidad, esto es debido a la capacidad inherente que posee los sistemas de transmisión en HVDC para mantener el la transferencia de potencia, independientemente de las variaciones en el voltaje de los sistemas adyacentes a menos que ellas sean excesivamente severas.

Uno de los elementos que se consideró a la hora de seleccionar esta metodología en el estudio fue la baja capacidad térmica de la línea de transmisión existente y la versatilidad y velocidad del sistema de control de los puentes convertidores que permite aumentar el flujo por la línea de contínua y evitar sobrecargar los circulitos AC ante las condiciones de falla.

Los estudios realizados utilizando esta metodología muestran un impacto significativo de la misma. En este reporte solo se mostrarán los resultados de la aplicación de la tecnología en corriente continua para el escenario Norte MAA y MBB transferencia Norte – Sur.

El modelo dinámico utilizado en las simulaciones transitorias es un modelo estándar en nuestra librería de PSS™E y es el “CDC4T” la hoja de datos correspondiente se muestra en la Figura 44.

A continuación se procederá a ilustrar el impacto del sistema HVDC en el escenario Norte MAA con transferencia Norte - Sur y la falla trifásica en Mantaro con despeje de la línea Mantaro- Cotaruse en 5 ciclos. Para esta falla se obtuvo en la Opción 1 que el límite de estabilidad transitoria era de 620 MW, 115 MW menos que para la falla doble (C-1).

Con HVDC es posible incrementar la capacidad de transferencia Norte Sur para esta configuración a aproximadamente 920 MW lo que implica un flujo de 430 MW por la línea en corriente continua.

El diagrama mostrado en la Figura 43 ilustra el flujo de potencia por el sistema para una transferencia Norte Sur de 815 MW (207 MW por la línea en corriente continua). En este caso no se conecto ninguna compensación adicional en Socabaya 220 kV, si bien el voltaje pre-falla es ligeramente inferior a 0.9 p.u.

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El gráfico de la Figura 45 muestra para la Opción 5, la frecuencia en los sistemas Norte y Sur así como la tensión en Socabaya y C. Armiño (Mantaro) ante la falla trifásica en C Armiño. El voltaje post-contingencia en Socabaya 220 kV baja a niveles de 0.75 p.u. por lo que es necesario compensación reactiva shunt en dicha barra.

Figura 45: Frecuencia y Voltaje MAA Norte Transferencia Norte – Sur

Inicialmente, ambos circuitos entre C. Armiño – Cotaruse se cargan en unos 304 megavatios, por lo que al despejar la falla el circuito en servicio se sobrecarga mas allá de su límite térmico de 505 MVA. Si bien las líneas de transmisión en corriente alterna son capaces de soportar cierto nivel de sobrecarga más allá del límite térmico por un cierto periodo de tiempo a continuación se ilustrará la capacidad en la línea HVDC de poder tomar más potencia de manera de no sobrecargar el circuito entre C. Armiño y Cotaruse. El siguiente diagrama muestra cómo “ramping” (escalando linealmente) el enlace HVDC es posible lograr este objetivo.

Figura 46: Flujo línea HVDC y Circuito Alterno

En la condición actual con transferencia del orden de 815 MW, incluyendo 207 MW por la línea de HVDC, el sistema es estable ante la pérdida de la totalidad de transmisión por el enlace HVDC, la falla involucra cierta reducción de la frecuencia del Sur pero no hay rechazo de carga, de incrementarse la transferencia entre el Norte y el Sur, será necesario revisar las protecciones del sistema, ya que si bien la confiabilidad de la línea de contínua es alta, el sistema debe ser capaz de soportar una pérdida de un polo HVDC.

Figura 47: Respuesta ante pérdida total de la línea de transmisión HVDC transferencia de 8157 MW Norte

El diagrama de la Figura 48, muestra el escenario de la máxima transferencia posible con la Opción 6. Para poder sobrevivir la falla trifásica en C. Armiño. Esta transferencia corresponde a un total de 920 MW, de los cuales 430 MW fluyen por la línea de corriente continua. Para compensar por la potencia reactiva absorbida (consumida) por el puente inversor, es necesario la instalación de compensación reactiva en Socabaya 220 kV del orden de 300 MVAR, este monto incluye tanto la compensación reactiva como los filtros de armónicas.

Figura 48: Opción 5 – Transferencia Norte – Sur de 920 MW

El gráfico de la Figura 49, muestra la respuesta estable del sistema con una transferencia de 920 MW y pérdida total del enlace.

Figura 49: Respuesta del Sistema ante Falla trifásica en C Armiño y pérdida total del enlace HVDC

Limites de la Opción:

La tabla a continuación muestra los límites de la opción de enlace a corriente continua HVDC para todos los futuros estudiados.

Despacho Carga Transferencia

Límite Térmico (MW) PV limit @ Mantaro (MW) Límite Transitorio (MW) Límite Seleccionado (MW) Norte MAA N-S 925 >925 920 920 Sur MAA N-S 925 >925 707 707 Térmico MAA N-S 925 >925 450 450 Norte MBB N-S 925 >925 742 742 Sur MBB S-N 925 >925 -490 490 Térmico MBB N-S 925 >925 550 550