Download - FACTS : Flexible AC Transmission System
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Barcelona-SpainDiciembre 2008
Albert NubiolaMarçal MoraAndreas SumperOriol Gomis
CITCEA-UPC
FACTS – Sistemas de FACTS – Sistemas de transmisión AC flexibletransmisión AC flexible
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Dispositivos y Aplicaciones
Los sistemas FACTS:
Tienen un gran rango de aplicaciones gracias a su buena controlabilidad
Se utilizan para reducir costes, mejorar las líneas y la calidad del suministro
Tienen una gran flexibilidad para adaptarse a diferentes condiciones de trabajo.
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Dispositivos y Aplicaciones
Las aplicaciones básicas de los dispositivos FACTS son:
Control de flujo de potencia Incremento de la capacidad de transmisión Control de voltaje Compensación de energía reactiva Mejoras de estabilidad Mejoras de calidad de potencia Mejoras de calidad de suministro Mitigación del efecto flicker Interconexión de generación renovable y distribuida
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Dispositivos y Aplicaciones
Algunas consideraciones:
Requieren un estudio de necesidades y beneficios para justificar su coste
La electrónica de potencia permite tiempos de respuesta muy rápidos
Son estáticos y dinámicos a la vez
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Clasificación
Convencionales vs FACTS Según tipo de conexión (paralelo, serie, serie-paralelo) Utilizando tiristores o IGBT’s
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Dispositivos Paralelo
Se utilizan básicamente para compensación de reactiva y control de tensión.
Aplicaciones: Reducción de flujos indeseados de potencia reactiva Control del intercambio de energía contratada con energía
reactiva equilibrada Compensación de los consumidores y mejora de la calidad de
potencia Mejora de la estabilidad estática o transitoria Energías renovables y energía distribuida en general
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SVC (Static Var Compensator)
Puede presentar diseños muy diversos Aproximadamente 90.000 MVA instalados actualmente
Aplicaciones: Aumento de la capacidad de transferencia de energía y reducción
de las variaciones de tensión (estabilización de la tensión dinámica)
Aumento de la estabilidad en régimen transitorio y mejor amortiguación del sistema de transmisión de energía eléctrica (mejora de la estabilidad sincrónica).
Equilibrio dinámico de la carga Soporte de la tensión en régimen permanente
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SVC (Static Var Compensator)
Tipos más conocidos: TSR, TSC, TCR, MSC Se pueden usar diversas combinaciones Se colocan en centros de carga importantes, subestaciones
críticas y en puntos de alimentación de grandes cargas
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STATCOM (STATic COMpensator)
Se trata de un compensador estático sincrónico y sin inercia– Mejor dinámica– Menor inversión – Menores costes de mantenimiento– 1200 MVA instalados en la actualidad.
Aplicaciones: Aumento de la transmisión de energía y menores variaciones de
tensión (estabilización de la tensión dinámica) Mejor estabilidad en régimen transitorio, mejor amortiguamiento
del sistema de transmisión, amortiguamiento de SSR (mejora de la estabilidad sincrónica)
Equilibrio dinámico de carga Mejora de la calidad de la energía Soporte de tensión en régimen permanente
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STATCOM (STATic COMpensator)
Compuesto de un condensador en el lado de continua y de tiristores con capacidad de desconectarse (GTO, IGCT o IGBT)
Es posible controlar la tensión del convertidor, por lo tanto, también la energía reactiva
Se suelen usar impulsos PWM en el control, reduciendo así los harmónicos generados
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Dispositivos Serie
Compensan reactiva además de permitir un flujo de potencia estable gracias a las impedancias
Suelen estar protegidos con un puente de tiristores Potencia instalada aproximada: 350.000 MVA
Aplicaciones: Disminución de la reducción de tensión en una línea Reducción de fluctuaciones de voltaje Mejora de la respuesta ante las oscilaciones Limitación de cortocircuitos en redes o subestaciones Evitan el reflujo de carga en una red mallada
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TCSC (Tyristor Controlled Series Capacitor )
Condensador en serie controlado por tiristores Puede estar formado por varias reactancias en paralelo
controladas Control uniforme de la reactancia capacitiva
Aplicaciones: Eliminación de problemas dinámicos en sistemas de transmisión Amortiguación de oscilaciones electromecánicas Reducción de la resonancia subsincrónica
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TCSC (Tyristor Controlled Series Capacitor )
Condensador en paralelo con un varistor de óxido metálico para evitar sobretensiones
Formado, además, por un inductor de intensidad variable.
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SSSC (Static Syncronous Series Compensator)
Compensador en serie sincrónico estático. Puede funcionar como si fuera un condensador en serie
controlable
Aplicaciones: Control dinámico del flujo de energía Mejora de la estabilidad de la tensión y del ángulo
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Dispositivos Serie y Paralelo
Con el crecimiento del consumo de energía y de las redes, la capacidad del flujo de potencia de las líneas adquiere cada vez más importancia, así como sus pérdidas de energía. Estos dispositivos intentan solucionar ambas problemáticas simúltaneamente.
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DFC (Dynamic Flow Controller)
Híbrido formado por un transformador de desplazamiento de fase (PST, Phase Shifting Transformer) y por compensación de cambios en serie
Contiene un PST, un TSC/TSR y, opcionalmente, un capacitor en paralelo mecánicamente activado, MSC
La intensidad que circula por las impedancias colocadas en serie se puede modificar mediante válvulas
Los cambios de las conexiones de válvulas se realizan por medio de señales binarias y en el instante en que el corriente es cero para minimizar los armónicos generados
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UPFC (Unified Power Flow Controller)
Combinación de un STATCOM y un SSSC acoplados mediante un bus de contínua
Permite un flujo bidireccional de potencia activa y control de potencia reactiva (independientemente).
El bus de continua, que tiene un condensador, permite adaptar diferentes niveles de potencia reactiva, pero la potencia activa debe ser la misma en los dos extremos
Este dispositivo fue diseñado para un control en tiempo real y una compensación dinámica de los sistemas de transmisión
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IPFC (Interline Power Flow Controller)
Dispositivo muy parecido al UPFC con la diferencia principal que su conexión es, en ambos lados, mediante un transformador en serie con la red
Intenta compensar la potencia reactiva de un número dado de líneas de transmisión en una subestación
Con un IPFC es posible:– Equilibrar el flujo de activa y reactiva entre líneas– Reducir la sobrecarga de las líneas mediante transmisión de potencia
activa– Compensar las caídas de tensión resistivas a la potencia reactiva que
se requiere– Incrementar la efectividad del conjunto a las perturbaciones dinámicas
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GUPFC (Generalized Unified Power Flow Controller)
Combinan tres o más convertidores VSC interconectados con un mismo bus de continua y conectados a la red mediante transformadores serie y paralelo.
Mejoras introducidas:– Control de energía reactiva en cada binomio VSC +
Condensador– Flujo unificado de energía activa entre las líneas a las que está
conectado
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Dispositivos Back-to-Back
Convencionales
Formados por tiristores No permiten la regulación
de energía reactiva compensada
Permiten transmitir grandes cantidades potencia activa
Tienen menos pérdidas (frecuencia de conmutación baja)
Con VSC
Formados por semiconductores con capacidad de desconexión (IGBT)
Permiten la regulación de potencia reactiva (además de la activa)
La cantidad de energía activa que permiten transmitir es menor que en el caso de los tiristores
Insertan menos armónicos pero incrementan las pérdidas
•Permite un control total de flujo de potencia ya que toda la energía activa circula a través de él.
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Dispositivos Back-to-Back
Los primeros (sin VSC) disponen de unos 14.000 MVA instalados mundialmente
Los segundos (con VSC) se limitan a 900 MVA a día de hoy
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HVDC (High-Voltage Direct-Current transmission)
Convierten la corriente AC a DC La transportan a través de una línea DC Finalmente realizan la transformación inversa.
Ventajas en muchas aplicaciones:– Cables submarinos– Interconexión de sistemas AC de distintas frecuencias– Transmisión a largas distancias