Razones para utilizar corriente alterna en la transmisión de energía a larga distancia

Factor de desarrollo histórico

Los primeros sistemas de energía estaban dominados por la corriente alterna: en los primeros días del desarrollo de los sistemas de energía, la tecnología de alternadores y transformadores era relativamente madura y fácil de fabricar. 

El sistema de CA puede cambiar fácilmente el nivel de voltaje a través del transformador para lograr la transmisión de alta tensión y reducir las pérdidas en línea, por lo que la transmisión de CA se ha utilizado ampliamente desde los primeros días y se ha formado un enorme sistema de red eléctrica.

Consideraciones técnicas

Ventajas de los transformadores en sistemas de CA

La transmisión de CA puede aumentarse y disminuirse fácilmente usando transformadores. En el extremo de generación de energía, el voltaje de salida del generador se incrementa para reducir la corriente y minimizar las pérdidas de potencia en la línea. En el extremo de consumo, el voltaje se reduce a un nivel adecuado para el usuario a través de un transformador. La tecnología actual de transformadores de CC es relativamente compleja y costosa, y es difícil ajustar el voltaje tan flexible como los transformadores de CA en la transmisión a larga distancia.

Compensación de potencia reactiva

La compensación de potencia reactiva puede realizarse cómodamente en un sistema de CA. La potencia reactiva es la energía necesaria para mantener los campos eléctricos y magnéticos en un sistema de energía, pero no realiza trabajo externo. En la transmisión a larga distancia, se genera una gran cantidad de potencia reactiva debido a los efectos de inductancia y capacitancia de la línea. 

Al instalar dispositivos de compensación de potencia reactiva en subestaciones, se puede mejorar el factor de potencia del sistema y reducir las pérdidas en línea y las fluctuaciones de voltaje. En contraste, el control de la potencia reactiva en sistemas de CD de alta tensión es relativamente complejo y requiere equipos especializados para compensar.

Interconexión de redes

La mayoría de los sistemas de energía existentes son redes de CA, y la interconexión entre sistemas de CA es relativamente sencilla. A través de transformadores y equipo de conmutación, se puede realizar la conexión y el intercambio de potencia de redes de CA en diferentes regiones y niveles de voltaje, y mejorar la confiabilidad y estabilidad de las redes de energía.

La interconexión entre el sistema de transmisión de CD y el sistema de CA necesita ser convertida a través de la estación de conversión, lo cual es difícil y costoso. En grandes redes de energía, la interconexión de sistemas de CA hace que la asignación de energía y el compartir recursos sean más flexibles.

Aspecto del costo económico

Costo del equipo

Actualmente, el equipo de transmisión de CA, como transformadores, interruptores, disyuntores y otras tecnologías, es maduro, y el costo de producción es relativamente bajo. El equipo de la estación de conversión en el sistema de transmisión de CD es complejo, incluyendo válvulas de conversión, filtros de CD, reactancias de onda plana, etc., y el costo es elevado.

Por ejemplo, el costo de construcción de una estación de conversión de CD de alta tensión puede ser varias veces o más que el de una subestación AC equivalente.

Costo de mantenimiento

Después de un largo desarrollo y aplicación del equipo de transmisión de CA, la tecnología de mantenimiento es relativamente madura y el costo de mantenimiento es bajo. Los requisitos de mantenimiento del equipo de transmisión de CD son altos, requiriendo técnicos profesionales y equipos de prueba especiales, y el costo de mantenimiento es alto.

Aplicación

• Transmisión de larga distancia y gran capacidad: Para necesidades de transmisión de larga distancia (más de varios cientos de kilómetros) y gran capacidad, la pérdida en línea de la transmisión de CD de alta tensión es relativamente baja. Debido a que la transmisión de CD no tiene los efectos de inductancia y capacitancia de la transmisión de CA, no hay problema de potencia reactiva.

• Transmisión por cable submarino: En la transmisión por cable submarino, debido a que la corriente capacitiva del cable de CA causará muchas pérdidas y aumento de voltaje, y el cable de CD no tiene este problema, la transmisión por cable submarino de CD de alta tensión tiene una gran ventaja.