FACTS, poderosos sistemas para una transmisión flexible de

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S
FACTS, poderosos
sistemas para una
transmisión flexible
de la energía
necesariamente el flujo para el cual son mínimas las pérdidas de transmisión.
Otro aspecto es la flexibilidad: la liberalización del mercado de la energía requiere utilizar sistemas de transmisión flexibles para
asegurar el cumplimiento de los contratos de
suministro de electricidad.
Los sistemas flexibles de transmisión de
corriente alterna, los llamados FACTS (Flexible AC Transmission Systems), tienen toda la
capacidad que necesitan los operadores de
redes de energía eléctrica para afrontar los
retos que trae consigo un mercado energéti-
El rápido proceso de transformación en que se encuentra el mercado de la
co en rápido cambio.
energía ha confrontado a los operadores de sistemas de transmisión de alta
tensión con nuevas oportunidades y nuevos desafíos. Estos últimos son, principalmente, el resultado del gran crecimiento de la transferencia de energía
Límites de la transmisión
entre compañías de electricidad, de la liberación del mercado y de los límites
de energía
económicos y medioambientales impuestos a la construcción de nuevas insta-
El flujo energético a lo largo de un sistema de
laciones de transmisión. Las redes actuales de transmisión de corriente alter-
transmisión está limitado por una o más de
na no se concibieron en su momento para poder controlar fácilmente la tensión
las siguientes características de la red:
y el flujo de energía en un mercado liberalizado; el resultado es que en ellas
Transmissions Systems), basados en la electrónica de alta potencia, ofrece un
•
•
•
•
nuevo y potente medio para afrontar con éxito los nuevos desafíos.
Técnicamente, las limitaciones de la transmi-
aparecen problemas de control en régimen permanente, así como problemas
de estabilidad dinámica. El desarrollo de los sistemas FACTS (Flexible AC
Límites de estabilidad
Límites térmicos
Límites de tensión
Flujos en bucle
sión de energía pueden eludirse siempre si se
L
a demanda de energía eléctrica conti-
régimen transitorio como en régimen perma-
neración. Los sistemas FACTS están diseña-
núa incrementándose sin cesar, especial-
nente. Esto se debe a que algunas líneas de
dos para superar las limitaciones menciona-
mente en los países que se encuentran en el
transmisión de energía no pueden recibir una
das, de modo que los operadores puedan al-
umbral de la industrialización. Por diversas
carga próxima a su capacidad nominal y
canzar sus objetivos sin necesidad de añadir
razones, la mejora de las redes de energía
mucho menos a su límite térmico nominal de-
nuevos sistemas. Dado el carácter de los
eléctrica, y en especial, la construcción de
bido a que sus límites de estabilidad son rela-
equipos electrónicos de alta potencia, la
nuevas líneas de transmisión, no puede man-
tivamente bajos. Las medidas que se han to-
adopción de las soluciones FACTS estará
tener el ritmo del aumento de capacidad de
mado para mejorar la estabilidad durante y
justificada si la aplicación requiere uno o más
las centrales eléctricas y del incremento de la
después de una avería de la línea pueden me-
de los siguientes atributos:
demanda de energía. Conseguir los dere-
jorar la fiabilidad del sistema tanto, al menos,
chos de paso adecuados es especialmente
como añadir una o más líneas complementa-
•
•
difícil en los países industrializados y obtener
rias. En segundo lugar, es necesario mejorar
los permisos necesarios requiere más tiempo
el flujo de carga en redes estrechamente in-
que nunca. Además, la construcción de lí-
terconectadas, ya que el flujo «natural» de
neas de transmisión de energía implica inmo-
carga, resultante de las condiciones de carga
vilizar capitales que podrían invertirse en
y de las impedancias dadas de línea, no es
añade más capacidad de transmisión y/o ge-
Rapidez de respuesta
Variación frecuente de la potencia suministrada
•
Suavidad de regulación de la potencia suministrada
Sistemas flexibles de transmisión
otros proyectos.
de CA (FACTS)
Debido a esta situación, los operadores
están buscando formas de utilizar más efi-
El término «FACTS» engloba la totalidad de
cientemente las líneas de transmisión de
Rolf Grünbaum
sistemas basados en la electrónica de alta
energía existentes. Hay dos campos que re-
Mojtaba Noroozian
potencia que se utilizan para la transmisión
quieren una especial atención. En primer
Björn Thorvaldsson
de energía de CA
lugar, hay una necesidad de mejorar la estabi-
ABB Power Systems
lidad de las líneas de gran longitud, tanto en
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Revista ABB 5/1999
Los sistemas principales son:
•
Compensador estático (SVC)
ABB Review 5/1999
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F
•
A
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T
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Condensador en serie, fijo y controlado
por tiristores (TCSC)
•
Transformador de desplazamiento de fase
(PST) y PST asistido (APST)
•
Compensador estático síncrono (STATCOM)
•
Compensador en serie estático síncrono
(SSSC)
•
Controlador unificado de flujo de energía
(UPFC)
Compensador estático (SVC)
A lo largo de los años se han construido
compensadores estáticos con diseños muy
diversos. Sin embargo, la mayoría de ellos
tienen elementos controlables similares. Los
más comunes son:
•
•
Reactancia controlada por tiristores (TCR)
Condensador conmutado por tiristores
(TSC)
•
•
Reactancia conmutada por tiristores (TSR)
Condensador conmutado mecánicamente (MSC)
Un mercado liberalizado de la energía necesita disponer de sistemas muy flexibles
para garantizar el cumplimiento de los contratos de suministro.
(Photo: PRISMA)
Principio de funcionamiento:
En el caso del TCR, una bobina de reactancia
pendiente. Fuera de la gama de control, la
tencia reactiva se logra normalmente con las
fija, habitualmente del tipo sin núcleo magné-
característica para bajas tensiones es la de
siguientes configuraciones de SVC, que pue-
tico, está conectada en serie a una válvula de
una reactancia capacitiva y para tensiones
den verse en 1 :
tiristores bidireccional. La corriente de fre-
altas la de una corriente constante. El rendi-
cuencia fundamental es variada mediante el
miento de baja tensión puede mejorarse fá-
control de la fase de la válvula de tiristores.
cilmente añadiendo una batería adicional de
Aplicaciones del SVC:
Un TSC comprende un condensador en serie
TSC (que se utiliza sólo en condiciones de
Los SVC se instalan para desempeñar las
con una válvula de tiristores bidireccional y
baja tensión).
funciones siguientes:
•
Estabilización de la tensión dinámica: au-
una reactancia amortiguadora. La función del
El TSR es un TCR sin control de fase de la
conmutador de tiristores es conectar o des-
corriente, que se conecta o se desconecta
mento de la capacidad de transferencia
conectar el condensador para un número en-
como un TSC. Frente al TRCR, este disposi-
de energía, reducción de la variación de
tero de semiciclos de la tensión aplicada. El
tivo tiene la ventaja de que no se genera co-
condensador no es de control por fase, sino
rriente armónica alguna.
tensión
•
Mejora de la estabilidad sincrónica: au-
que simplemente está conectado o desco-
El MSC es una derivación sintonizada que
mento de la estabilidad en régimen transi-
nectado. La reactancia del circuito del TSC
comprende una batería de condensadores y
torio, mejor amortiguación del sistema de
sirve para limitar la corriente en condiciones
una reactancia. Está diseñado para ser con-
anormales y para ajustar el circuito a la fre-
mutado sólo unas pocas veces al día, ya que
cuencia deseada.
la conmutación se realiza por disyuntores. La
Las impedancias de reactancias y condensadores y del transformador de potencia
misión del MSC es satisfacer la demanda de
potencia reactiva en régimen permanente.
transmisión de energía eléctrica
•
•
Equilibrio dinámico de la carga
Soporte de la tensión en régimen permanente
Habitualmente, los SVC se dimensionan de
modo que puedan variar la tensión del siste-
definen la gama de funcionamiento del SVC.
ma ± 5 % como mínimo. Esto significa que,
El esquema V-I correspondiente tiene dos regiones de funcionamiento diferentes. Dentro
Configuraciones de SVC
normalmente, la gama de funcionamiento di-
de la gama de control, la tensión es controla-
En los sistemas de distribución de energía
námico está entre el 10 % y el 20 % aproxi-
ble con una precisión que viene dada por la
eléctrica, la compensación controlada de po-
madamente de la potencia de cortocircuito
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ABB Review 5/1999
Revista ABB 5/1999
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