Francisco Chiuminatto, "ABB FACTS, SVC Clásico y SVC Light® en

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
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ABB FACTS
Más de 800 instalaciones construidas en los últimos 30 años
1-10 stations
11-50 stations
>50 stations
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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
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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.
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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.
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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.
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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
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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
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9. Thyristor valve heat
exchanger
ABB FACTS
SVC Clásico – TCR basics
Reactor
I
L
VL
Vp
Controlled
Susceptance
Th1
Th2
Thyristor
Valve
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ABB FACTS
SVC Clásico – ¿Cómo funciona?
MACH™
Control System
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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
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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
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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
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ABB FACTS
SVC Light para sistemas de transmisión – Next Generation
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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
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-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
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~ 30 meters
ABB FACTS
SVC Light para sistemas de transmisión
Ejemplo de Layout, (100 MVA)
~ 50 meters
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ABB FACTS
SVC Light para sistemas de transmisión– Layout
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ABB FACTS
SVC Light para sistemas de transmisión - Tecnología
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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.
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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.
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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
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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
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0.035
0.04
ABB FACTS
SVC Light para sistemas de transmisión – Sistema de Control
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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
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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
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Heat Exchanger
Connecting Bus
PCS 6000 STATCOM
Instalacion 15…34MVAr
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PCS 6000 STATCOM
Instalacion en IP54 contenedor (Outdoor)
© ABB Group
May 14, 2015 | Slide 39
© ABB Group
May 14, 2015 | Slide 40