Evaluación de los efectos sistémicos de un enlace asincrónico Alto Jahuel-Charrúa en la seguridad del sistema eléctrico nacional

Abstract

El sistema eléctrico nacional se encuentra actualmente en una etapa de desarrollo, enmarcado por el proceso de interconexión entre los sistemas interconectado del norte grande (SING) e interconectado central (SIC). Además, se vive un proceso de crecimiento de las energías renovables no convencionales (ERNC), gracias al desarrollo de las tecnologías de generación y a los cambios regulatorios del país. Así, es posible estimar la configuración del sistema eléctrico nacional en el mediano plazo y los nuevos desafíos que enfrenta el sistema, en particular, entre la Región Metropolitana y del Biobío que representa la zona de mayor intercambio de energía. Entonces, el objetivo de este trabajo es evaluar el impacto sistémico relacionado con la instalación de un enlace asincrónico en el corredor Alto Jahuel - Charrúa en la seguridad del sistema, analizando efectos en los niveles de cortocircuito y en el comportamiento dinámico de las tensiones (tensión transitoria de recuperación y su tasa de crecimiento). Para estudiar los efectos en el cortocircuito se desarrollan modelos estáticos en el software DigSilent. Luego, se exploran metodologías de reducción de redes, las cuales, se aplican a un conjunto de alternativas de transmisión para obtener modelos reducidos de red. Posteriormente, se desarrollan estos modelos en el software PSCAD que permite realizar simulaciones de transitorios electromagnéticos. Se presenta la configuración proyectada del sistema hacia el año 2024, considerando diversas alternativas de transmisión y se desarrollan modelos dinámicos detallados de las alternativas propuestas, utilizando metodologías de representación de elementos para fenómenos transitorios. En el estudio de cortocircuito se determina la ventaja en la instalación de un enlace HVDC por sobre las alternativas HVAC ya que el nivel de cortocircuito, en las instalaciones de 500 [kV] estudiadas, es menor en alrededor de 4 [kA] para estos casos. Para las subestaciones de 220 [kV] los enlaces HVDC presentan la misma ventaja sobre los enlaces HVAC en el extremo norte. Para el extremo sur el mayor impacto en el nivel de cortocircuito se relaciona a la instalación de reactores limitadores de corriente en Charrúa. En el estudio de transitorios electromagnéticos se aprecia que la disminución en el nivel de cortocircuito observada en los casos de enlace HVDC impacta positivamente en la respuesta dinámica de las tensiones. Esto se debe a que los interruptores pueden soportar mayores tensiones transitorias de recuperación y con una mayor tasa de crecimiento cuando la corriente de falla que circula por ellos es menor.