Compensadores de reactiva para aumento de capacidad de transferencia en interconexiones HVDC entre redes de baja capacidad de cortocircuito

Abstract

Los sistemas HVDC son utilizados ampliamente en todo el mundo con distintos propósitos : transmisión de potencia a largas distancias, conexión de parques eólicos offshore o conexión asíncrona entre dos redes AC. En Uruguay existen dos sistemas HVDC que interconectan la red uruguaya de 50 Hz con la brasilera de 60 Hz en Rivera y en Melo. La conversora de Melo es la que tiene mayor capacidad de potencia, siendo su valor nominal de 500 MW; sin embargo, dicha capacidad se ha visto ocasionalmente limitada debido a que las redes AC adyacentes son débiles y frente a determinados eventos la transferencia de potencia se ha debido limitar o incluso interrumpir, causando un perjuicio económico. Las redes débiles se caracterizan por tener relación de cortocircuito (SCR por sus siglas en inglés) menor que 3. El SCR se define como el cociente de la potencia de cortocircuito en el punto de la red considerado y la potencia activa nominal del vínculo HVDC. Una posible solución es la instalación de equipos rápidos de compensación de potencia reactiva. Con esta motivación, la presente tesis de maestría consiste en la descripción detallada de un sistema HVDC clásico, sus componentes y su estructura básica de control; la identificación de algunos de los eventos que se dan cuando estos sistemas se instalan vinculando redes AC débiles; y una introducción a tres equipos de compensación de reactiva : el compensador síncrono, el compensador estático de reactiva (SVC) y el compensador síncrono estático (STATCOM). Como etapa final, se efectúa una evaluación del desempeño de estos tres equipos de compensación mediante simulaciones en el programa de transitorios electromagnéticos ATPDraw. Sin los equipos de compensación se observa que el sistema HVDC experimenta fallas de conmutación cuando se disminuye sistemáticamente el SCR de su red AC receptora, así como sobretensiones en la maniobra de un capacitor. Los compensadores rápidos de reactiva contribuyen a eliminar o atenuar estos efectos; el compensador síncrono y el STATCOM son los que presentan una actuación más favorable en los eventos mencionados.