Corredores híbridos para líneas de transmisión AC/DC

Abstract

En Chile los principales sitios de generación renovable, como lo es la zona norte, se encuentran bastante alejados de los centros de mayor demanda que se ubican primordialmente en la región metropolitana. Por ello, se ha generado la necesidad de instalar líneas de transmisión que sean cada vez más eficientes y con menores pérdidas. La Comisión Nacional de Energía (CNE) emitió en su Plan de expansión del año 2017 la instalación de una nueva línea de transmisión de alta tensión en corriente continua (HVDC) entre las subestaciones de Kimal y Lo Aguirre con una distancia aproximada de 1,500 km. Este nuevo proyecto evitaría la congestión del sistema eléctrico y los vertimientos de energía de centrales solares y eólicas. Aunque lo convencional es utilizar líneas en Corriente Alterna en Alta Tensión (HVAC) estas poseen mayores desventajas ante largas distancias y, si bien los sistemas HVDC son una tecnología ya conocida y con múltiples proyectos a lo largo del mundo, en Chile no se ha implementado y se debe avanzar en la regulación y normativa técnica aplicable a sistemas HVDC. La implementación de la línea conlleva a la formación de posibles corredores híbridos donde la línea HVDC funcione de forma paralela a otras líneas HVAC ya existentes en el sistema eléctrico nacional. La proximidad entre conductores de ambas líneas energizadas a distinto nivel de tensión cuando comparten un corredor común provoca cambios en el entorno electromagnético de las líneas. Si la interacción es lo suficientemente fuerte como para causar cambios cualitativos o cuantitativos significativos en el rendimiento de la línea, pueden ser necesarios nuevos datos experimentales y estudios para desarrollar nuevas reglas de diseño para asegurar que el corredor esté operando dentro de límites aceptables. Para analizar dicho acoplamiento, se consideró como caso de estudio el funcionamiento en paralelo de un sistema bipolar de transmisión HVDC Kimal - Lo Aguirre con doble retorno metálico de 600 kV con la línea de transmisión AC Kimal - Los Changos de 500 kV en un corredor híbrido de 100 km. El presente trabajo describe los voltajes inducidos en los sistemas HVDC y HVAC tanto en régimen permanente como ante dinámicos transitorios producto de una falla en alguno de los conductores AC o DC. El acoplamiento fue determinado con un método desacoplado para los efectos del acoplamiento inductivo y capacitivo. Para determinar la influencia de ambos acoplamientos, se aplicó un modelo de línea distribuida y se realizó un análisis de sensibilidad aumentando la distancia de separación entre las líneas. A partir de los resultados obtenidos tanto en estado estacionario como ante falla, fueron obtenidas recomendaciones y consideraciones ante el diseño del corredor que se deben tener en cuenta en los estudios de la línea HVDC.