Diseño Sistema de Filtros de Armónicas en Corriente Alterna para un Enlace HVDC

Abstract

El objetivo general del presente trabajo de título es presentar una metodología de diseño para el sistema de filtros de armónicas en corriente alterna (AC siglas en inglés), de un enlace en corriente continua de alto voltaje (HVDC siglas en inglés). Se identifican todas las etapas involucradas en el diseño de los filtros AC para este tipo de aplicaciones, con el objeto que la metodología de diseño propuesta sea aplicable al caso general de un sistema de transmisión HVDC punto a punto. La necesidad de estudiar el diseño de los equipos relacionados con los sistemas de transmisión HVDC se debe principalmente a las características de los futuros proyectos eléctricos que se planifica construir en el país. Este será el caso del proyecto Aysén, compuesto por cinco centrales ubicadas en la XI región con una generación total de 2750MW, que será inyectada al Sistema Interconectado Central a través de una línea de transmisión de aproximadamente 2000km. En aplicaciones de este tipo de los sistemas HVDC entregan importantes ventajas técnicoeconómicas respecto a los sistemas de transmisión en corriente alterna de alto voltaje (HVAC siglas en inglés). Como resultado del estudio se propone una metodología de diseño para el sistema de filtros AC compuesta por cinco etapas. La primera etapa corresponde al diseño de la compensación de reactivos, donde se identifican los requerimientos de potencia reactiva de las estaciones conversoras, se define el intercambio de potencia reactiva con la red AC y se realiza el dimensionamiento de los bancos y sub-bancos de filtros requeridos. La segunda etapa consiste en el cálculo de las corrientes armónicas generadas por una estación conversora para las distintas condiciones de operación esperadas del enlace. La tercera etapa corresponde a la estimación de la impedancia en función de la frecuencia de la redes AC que serán conectadas por el enlace HVDC. La cuarta etapa aborda el diseño de los filtros a través de la aplicación de la metodología clásica, que consiste en la optimización del factor de calidad para el caso de los filtros sintonizados, y la búsqueda de una respuesta en frecuencia que sea apropiada a los requerimientos para el caso de los filtros pasa altos. La quinta etapa y final consiste en verificar el desempeño del diseño del sistema de filtros propuesto en términos de distorsión de voltaje e interferencia telefónica. La metodología propuesta es aplicada al diseño del sistema de filtros AC de un posible enlace HVDC bipolar para el futuro proyecto Aysén. El diseño se realiza para ambas estaciones conversoras mostrando que se cumple con las restricciones de diseño recomendadas por normas internacionales para este tipo de proyectos de transmisión eléctrica.