Estudio técnico económico de la aplicación de compensación serie controlada por tiristores (TCSC) en la interconexión SIC-SING

Abstract

En el siguiente trabajo se realiza un análisis técnico económico de la aplicación de compensación serie controlada por tiristores (TCSC) en la interconexión en corriente alterna del sistema interconectado central con el sistema interconectado del norte grande. Para ello, se presenta el marco teórico de la estabilidad, específicamente referida a la estabilidad angular frente a fallas y perturbaciones (transitoria y permanente, respectivamente) . Más tarde se entrega la solución tradicional a los problemas de estabilidad transitoria, la compensación serie fija, pero destacando sus posibles efectos negativos en la estabilidad permanente(peligro de resonancia subsíncrona). Frente a esto se presenta una solución basada en compensación serie controlada por tiristores, su base teórica, una reseña de las experiencias que se han tenido a nivel mundial con este tipo de tecnologías y un costo aproximado para comparar ambas alternativas. A continuación se exponen los estudios realizados, que incluyen flujos de potencia, simulaciones RMS para el análisis de estabilidad transitoria y análisis modales para la estabilidad permanente. Lo anterior se llevó a cabo para dos horizontes de transferencia de potencia a través del sistema de transmisión a construir y para tres casos que variaron en el origen de la generación y el sentido de la transmisión. Los resultados de los flujos de potencia permitieron verificar el cumplimiento de la norma técnica de seguridad y calidad de servicio y asegurar una operación dentro de los límites técnicos de las instalaciones. Se pudo, además, dimensionar la compensación paralela de reactivos necesaria para asegurar una tensión aceptable de acuerdo a los criterios de la NTSyCS. Las simulaciones RMS permitieron determinar el nivel de compensación serie necesario para lograr una amortiguación de las oscilaciones producidas por fallas en la línea que se encuentre dentro de los establecido para la estabilidad transitoria en la norma técnica vigente, el cual llegó a un 67% en el caso estudiado de mayor transferencia (1200MW). Los estudios de estabilidad permanente, realizados mediante un análisis modal, arrojaron la presencia de oscilaciones inter-área, las cuales se encuentran subamortiguadas según la NTSyCS, y que representan una situación que debe ser corregida. Ante el peligro de resonancia subsíncrona que significa un aumento del nivel de compensación (al ampliar la tranferencia) y la subamortiguación detectada en la estabilidad permanente, se estima necesario del punto de vista técnico la aplicación de compensación serie controlada por tiristores en el sistema de transmisión proyectado para la interconexión SIC-SING. Se calculó sin embargo, que instalar la totalidad de la capacitancia necesaria costaría entre 8 y 16 millones de dólares con compensación serie fija y entre 17 y 43 millones de dólares con TCSC, alrededor del doble de la inversión. Finalmente, a estos argumentos se suma la experiencia vivida en otros lugares del mundo, la cual respalda el buen desempeño de los dispositivos TCSC y plantea la posibilidad de mezclar esta tecnología con la compensación tradicional, lo cual usualmente se tiene en proporciones 1:3 o 1:4, lo que implica un costo tan sólo 33 o 25% (respectivamente) más caro. A manera de conclusión, se justifica y recomienda la utilización de TCSC, y se sugiere considerarlo desde un comienzo del proyecto, para evitar las complicaciones vividas en otros países al querer modificar tardíamente las obras.