Jornadas Técnicas ABB Chile, Abril 2015 ABB FACTS SVC Clásico y SVC Light® en redes de transmisión eléctrica Francisco Chiuminatto, Engineering Manager, FACTS ABB US. ABB FACTS – Flexible AC Transmission Systems Visión y misión Your preferred ABB FACTS provider - enabling grids for tomorrow Ayudamos a nuestros clientes a lograr sus objetivos Nuestra oferta permite la optimización de los sistemas eléctricos Siempre cumplimos nuestras promesas Nuestros sistemas y ofertas de servicio se caracterizan por un liderazgo en la innovación de largo plazo Estamos comprometidos en atraer and mantener personal competente y dedicado La sustentabilidad, minimizando el impacto ambiental y manteniendo ética de negocios son el núcleo de nuestra ofertas y de nuestras propias operaciones © ABB Group May 14, 2015 | Slide 2 ABB FACTS Más de 800 instalaciones construidas en los últimos 30 años 1-10 stations 11-50 stations >50 stations © ABB Group May 14, 2015 | Slide 3 ABB FACTS Base instalada en Sudamérica Yaracuy (1+2) Barquisimeto San Geronimo Barbacoa La Horqueta Apartado Colombia El Tunal Cano Limón Andec Guayaquil Bolivar (1+2) Ecuador Cajamarc Peru a Chicolayo Oeste Trujillo Norte Vizcarra Lima Tintaya (1+2) Cotaruse-Mantaro (1+2) Intertie-Colinas (1+2) Extremoz São João do Piaui Ribeiro Goncalves (1-4) Brazil Onca Puma (1+2) Vilhena Bolivia Cotaruse-Socabaya (1+2) Socabaya Barro Alto (1+2) Coxipo Itumbiara Rio Verde (1+2) Intertie-Miracema Paraguay Escondida El Tablazo (1,2,3) Tucurui-Manaus Sao Luis x2 Acailandia (1+2) Maraba (1+2) Itacaiunas Intertie-Imperatriz (1+2) Presidente Dutra Venezuela Chile Juiz De Fora (1+2) Recreo Argentina Piracicaba Haberá (1+2) Anastacio Ivaipora (1-6) Cardones Polpaico Cerro Navia Colbun (1+2) SVC Light® SVC Utility SVC Industry SC (Series Compensation) Rodriguez (1+2) Olavarria (1-4) Henderson (1+2) Puelches (1+2) Choele Choel (1-4) Puerto Montt ABB FACTS Compensación paralelo (shunt) o compensación serie P © ABB Group May 14, 2015 | Slide 5 V1V 2 X sin ( 1 2 ) ABB FACTS Beneficios de la compensación paralelo dinámica (shunt) SVC: Static Var Compensator STATCOM: STAtic synchronus COMpensator (SVC Light) Regulación y control de una tensión definida, a un valor de referencia, bajo condiciones normales como contingencias. Provee una respuesta rápida de potencia reactiva en los instantes posteriores a una contingencia. Previene y reduce los riesgos de colapso de tensión en la red. Previene sobretensiones durante rechazos de carga. Incrementa la tensión durante perturbaciones tales como fallas en el sistema. Detecta y amortigua oscilaciones de potencia activa Incrementa la capacidad de transmisión de potencia, mediante la estabilización de la tensión en puntos débiles (grandes cargas) en la red. © ABB Group May 14, 2015 | Slide 6 Estabilidad del sistema La habilidad del Sistema de sobreponerse a contingencias 2 P Pmax = V sin X Pmax Amargin A2 Existen dos principales aspectos de la estabilidad que afectan a los sistemas de potencia Angular (transient) Stability and Voltage Stability PM A1 1 3 2 CRIT (a) La estabilidad en los sistemas de potencia está asociada a tener márgenes suficientes. Los márgenes restringen la capacidad de transmisión. © ABB Inc. ABB FACTS SVC Clásico – Ejemplo de diagrama unilineal (-50/+150 Mvar) HV Transformador de Poder Conecta los componentes principales del SVC a la barra de alta tensión. 150 MVA TCR – Thyristor Controlled Reactor Provee potencia reactiva inductiva. Controlado dinámicamente de cero a corriente inductiva máxima. Genera de harmónicos de corriente MV bus Filtros de Harmónicas Reduce las harmónicas generadas por el TCR. Provee potencia reactiva capacitiva. Siempre conectados. TSC – Thyristor Switched Capacitor Provee potencia reactiva capacitiva. Dos estados posibles: corriente capacitiva cero o corriente capacitiva máxima. Reduce pérdidas. Sistema de Control MACH™, regula y controla el SVC. © ABB Group May 14, 2015 | Slide 8 TCR 100 Mvar TSC 100 Mvar 5th filter 26 Mvar 7th filter 24 Mvar ABB FACTS SVC Clásico – Ejemplo de layout (-50/+150 Mvar) 1. Transformador del SVC transformer 6. Reactores de los filtros de harmónicos 2. Reactores del TCR 7. Resitores de los filtros de harmónicos 3. Capacitores del TSC 8. Sala de Control y de la válvula de thiristores 4. Reactores del TSC 5. Capacitores de los filtros de harmónicos 1 9. Radiadores del sistema de refrigeracion 9 8 3 7 4 5 6 5 6 2 © ABB Group May 14, 2015 | Slide 9 ABB FACTS SVC Clásico – Ejemplo de layout (-50/+150 Mvar) 8 9 1 4 2 3 1. SVC transformer 7 2. TCR reactors 3. TSC capacitors 4. TSC reactor 6 5. Harmonic filter capacitors 6. Harmonic filter reactors 6 7. Harmonic filter resistors 8. Control building 5 5 © ABB Group May 14, 2015 | Slide 10 9. Thyristor valve heat exchanger ABB FACTS SVC Clásico – TCR basics Reactor I L VL Vp Controlled Susceptance Th1 Th2 Thyristor Valve © ABB Group May 14, 2015 | Slide 11 ABB FACTS SVC Clásico – ¿Cómo funciona? MACH™ Control System © ABB Group May 14, 2015 | Slide 12 ABB FACTS SVC Light para sistemas de transmisión eléctrica 5 3 2 1.VSC Sala de la válvula, 2.Sala de Control & Protección, 3.Sala de bombas, 4.Reactores de línea, 5.Radiadores, 6.Transformador de poder 1 4 6 © ABB Group May 14, 2015 | Slide 13 ABB FACTS SVC Light para sistemas de transmisión - Tecnología Capacitive operation The current is phase-shifted, leading, compared to the voltage. Icap Inductive operation The current is phase-shifted, lagging, compared to the voltage. Iind VSC © ABB Group May 14, 2015 | Slide 14 ABB FACTS SVC Light para sistemas de transmisión – Next Generation Basada en SVC Light introducido en 1997 por ABB Rango dinámico más largo con el mismo tipo de IGBT IGBT en módulos para mayor flexibilidad Modo de falla segura La calidad del desempeño es mayor (bajas harmónicas, bajas pérdidas) La estructura de la válvula y la sala se simplifica El convertidor es diseñado en sub-módulos IGBT conectados en puente H Utiliza menos superficie Conexión directa (sin transformador) hasta 69 kV © ABB Group May 14, 2015 | Slide 15 ABB FACTS SVC Light para sistemas de transmisión – Next Generation © ABB Group May 14, 2015 | Slide 16 SVC Light First generation SVC Light Next generation Introduced 1997 2014 VSC tech. 3-level NPC Multi-level chain link Need for filters Yes, high-pass No (depending on design) Active filtering Yes, up to 9th harm. Yes, up to 9th harm. DC capacitor Common Distributed Losses Medium Low Energy Storage option Yes No IGBT ABB StakPak, 2.5 kV, 1600 A ABB StakPak, 4.5 kV, 2000 A Converter voltage Up to 35 kV Up to 69 kV Power range per block Up to +/- 100 Mvar Up to +/- 360 Mvar ABB FACTS SVC Light para sistemas de transmisión UAC 1.0 pu SVC SVC Light STATCOM Capacitive © ABB Group May 14, 2015 | Slide 17 -Imax Imax Inductive ABB FACTS SVC Light para sistemas de transmisión - Seguridad ABB 4.5kV 1800A StakPak IGBT Utilizado en HVDC y FACTS Descarga de los links en CC (DC) activados automáticamente durante la desconexión Menor agrupación de conductores incrementa robustez en el ciclo térmico Sin riesgo de explosión Refrigeración en cada lado © ABB Group May 14, 2015 | Slide 18 ~ 30 meters ABB FACTS SVC Light para sistemas de transmisión Ejemplo de Layout, (100 MVA) ~ 50 meters © ABB Group May 14, 2015 | Slide 19 ABB FACTS SVC Light para sistemas de transmisión– Layout © ABB Group May 14, 2015 | Slide 20 ABB FACTS SVC Light para sistemas de transmisión - Tecnología © ABB Group May 14, 2015 | Slide 21 ABB FACTS SVC Light para sistemas de transmisión - Confiabilidad SVC Light Next generation utiliza muchos módulos operados en serie. Un numero de módulos redundantes permitirá fallas sin necesidad de sacar el convertidor de servicio inmediatamente. La capacidad total puede ser mantenida incluso cuando algunos IGBTs fallan. © ABB Group May 14, 2015 | Slide 22 ABB FACTS SVC Light para sistemas de transmisión - Performance One cell The example above shows just two cells. In the SVC Light Next generation, tens of cells are operated in series. © ABB Group May 14, 2015 | Slide 23 ABB FACTS SVC Light para sistemas de transmisión - Performance Conectado en Delta Topología Chain-link Se incrementa la tensión a la que se puede conectar. Mayor rango de potencia Mejor desempeño y pérdidas Espectro de harmónicas mejorado. Simplifica la optimización del desempeño, superficie y costos © ABB Group May 14, 2015 | Slide 24 ABB FACTS SVC Light para sistemas de transmisión - Performance 60 40 Uv(t) [kV] 20 0 -20 -40 -60 0 0.005 0.01 0.015 0.02 time s 0.025 0.03 Ejemplo de tensión con 25 módulos en serie V SC Toolbox vers ion 2.4. 11-Nov -2008 09:00:20 © ABB Group May 14, 2015 | Slide 25 0.035 0.04 ABB FACTS SVC Light para sistemas de transmisión – Sistema de Control © ABB Group May 14, 2015 | Slide 26 ABB FACTS SVC Light / SVC Clásico – Sistema de control MACH™ © ABB Group May 14, 2015 | Slide 27 ABB FACTS SVC Light / SVC Classic – Sistema de control MACH™ © ABB Group May 14, 2015 | Slide 28 © ABB Group May 14, 2015 | Slide 29 Light Technology Test Center © ABB Group May 14, 2015 | Slide 30 SVC Light – MMC Valve Room Porfirio Herrera, Project Sales Manager Jornadas Tecnicas 2015 FACTS PARA LA INDUSTRIA SVC, SVC Light y PCS 6000 STATCOM PCS 6000 STATCOM El PCS 6000 de ABB es compacto (Sistema convertidor de potencia) es sinónimo de altas prestaciones técnicas y funcionamiento económico. El PCS 6000 es un producto eficiente de sistema de energía que está específicamente diseñado para interconectar redes normalmente incompatibles. © ABB Group May 14, 2015 | Slide 32 PCS 6000 STATCOM La flexibilidad del sistema permite que se utilize en una amplia gama de aplicaciones Los PCS 6000 es particularmente competitivo en términos de tiempo de instalación y los requisitos de espacio. © ABB Group May 14, 2015 | Slide 33 PCS 6000 STATCOM Introducción Bajos costos de inversión Entrega corta y el tiempo de puesta Modestos requisitos de espacio con el trabajo de construcción mínimo Probada en el campo más alta confiabilidad debido a menor número de componentes y tecnología IGCT robusta Tiempos de parada mínimos para el servicio y mantenimiento Diagnóstico del estado de la técnica Funcionamiento basada en menús Fácil Fácil integración en los sistemas de protección existentes Compensación de cargas asimétricas mediante el control de una sola fase Control independiente de la potencia reactiva de ambas redes © ABB Group May 14, 2015 | Slide 34 PCS 6000 STATCOM Monitoreo de energía a través del flujo de carga en ambas direcciones de la red Compensación inductiva y capacitiva Característica de corriente constante Bajos harmónicos, no es necesario filtros © ABB Group May 14, 2015 | Slide 35 PCS 6000 STATCOM Necesidades del cliente Compensación de potencia reactiva; cumplimiento de código (GRID) para parques eólicos Respuesta de ABB 2 x 25 Mvar contenedores PCS 6000 3x 16.67 Mvar reactores e interuptores instalados en el contenedor Diseño, ingeniería, instalación y puesta en marcha Beneficios para el cliente Mejoras de voltaje en la red, proporcionando potencia reactiva ya sea capacitiva o inductiva Mejoras de calidad de potencia (Power Quality) El cumplimiento de normas y códigos de la operadora Solución llave en mano y la ejecución de proyectos po una sola empresa © ABB Group May 14, 2015 | Slide 36 PCS 6000 STATCOM Diagrama Unifilar Grid POC VT1 CT2 CT1 MCB STATCOM Transformer (Yiiiiii) A ~ = PCS 6000 STATCOM Converter STATCOM Control PCS 6000 STATCOM Container STATCOM System © ABB Group May 14, 2015 | Slide 37 Heat Exchanger Connecting Bus PCS 6000 STATCOM Instalacion 15…34MVAr © ABB Group May 14, 2015 | Slide 38 PCS 6000 STATCOM Instalacion en IP54 contenedor (Outdoor) © ABB Group May 14, 2015 | Slide 39 © ABB Group May 14, 2015 | Slide 40