¿Qué son los Sistemas de Transmisión AC Flexible?

¿Qué son los Sistemas de Transmisión AC Flexible?

Definición de FACTS

Los Sistemas de Transmisión AC Flexible (FACTS) se definen como sistemas que utilizan electrónica de potencia para mejorar el control y la transferencia de energía en redes de transmisión AC.

• Características de FACTS

• Regulación rápida de voltaje

• Aumento de la transferencia de potencia en líneas AC de larga distancia

• Amortiguación de oscilaciones de potencia activa

• Control del flujo de carga en sistemas en malla

De esta manera, se mejora significativamente la estabilidad y el rendimiento de los sistemas de transmisión existentes y futuros. Con los Sistemas de Transmisión AC Flexible (FACTS), las empresas de energía pueden aprovechar mejor las redes existentes, aumentar la disponibilidad y confiabilidad de sus líneas, y mejorar la estabilidad dinámica y transitoria de la red, asegurando una mejor calidad de suministro.

Influencia del Flujo de Potencia Reactiva en el Voltaje del Sistema de Potencia

Compensación de Potencia Reactiva

Las cargas de los consumidores necesitan potencia reactiva que varía continuamente, lo que aumenta las pérdidas de transmisión y afecta el voltaje en la red. Para prevenir fluctuaciones de voltaje altas o fallas de energía, esta potencia reactiva debe ser equilibrada. Componentes pasivos como reactores o capacitores pueden suministrar potencia reactiva inductiva o capacitiva. La compensación rápida y precisa de la potencia reactiva, utilizando componentes conmutados y controlados por tiristores, puede mejorar la eficiencia y el control de la transmisión, reemplazando a interruptores mecánicos más lentos.

Efectos del Flujo de Potencia Reactiva

El flujo de potencia reactiva tiene los siguientes efectos:

• Aumento de las pérdidas del sistema de transmisión

• Adición a las instalaciones de plantas de generación

• Aumento de los costos operativos

• Influencia importante en la desviación del voltaje del sistema

• Degradación del rendimiento de la carga a bajo voltaje

• Riesgo de rotura de aislamiento a sobrevoltaje

• Limitación de la transferencia de potencia

• Límites de estabilidad en estado estable y dinámico

Paralelo y Serie

Fig. Muestra los dispositivos de compensación en paralelo más comunes actualmente, su influencia en los parámetros de transmisión más importantes y sus aplicaciones típicas.

Fig.: La ecuación de potencia activa/ángulo de transmisión ilustra cuáles componentes de FACTS influyen selectivamente en qué parámetros de transmisión.

Sistemas de Protección y Control

Para mejorar la gestión de la redundancia, se desarrollaron módulos especiales para complementar el sistema de automatización SIMATIC TDC. Estos módulos emiten señales de disparo a las válvulas de tiristores y ocupan menos espacio que la tecnología anterior. 

El diseño flexible de la interfaz de SIMATIC TDC permite reemplazar fácilmente sistemas existentes. Esta integración se puede realizar con un retraso mínimo, asegurando que los valores medidos de los sistemas antiguos sean procesados por el nuevo sistema de control. La eficiencia espacial de SIMATIC TDC también permite una configuración paralela con sistemas existentes.

Interfaz Hombre-Máquina. La interfaz entre el operador y la planta (HMI = Interfaz Hombre-Máquina) es el sistema de visualización estándar SIMATIC Win CC, que simplifica aún más la operación y facilita la adaptación de las interfaces gráficas de usuario a los requisitos del operador.

Hardware para Control y Protección

Siemens ofrece lo último en control y protección para FACTS – el probado sistema de automatización SIMATIC TDC (Tecnología y Control de Accionamientos). SIMATIC TDC se utiliza en todo el mundo en casi todas las industrias y ha demostrado su eficacia tanto en la producción y la ingeniería de procesos como en muchas aplicaciones de HVDC y FACTS. 

El personal operativo e ingenieros de planificación de proyectos trabajan exclusivamente con una plataforma de hardware y software estándar y universal, lo que les permite realizar tareas exigentes más rápidamente. Una de las principales consideraciones en el desarrollo de este sistema de automatización fue garantizar el mayor grado de disponibilidad de los FACTS – por eso todos los sistemas de control y protección, así como los enlaces de comunicación, están configurados de forma redundante (si así lo solicita el cliente).

La nueva tecnología de instrumentación y control también permite el uso de un registrador de fallas de alto rendimiento que opera a una tasa de muestreo de 25 kHz. La nueva tecnología de instrumentación y control reduce el período entre el registro de fallas y la impresión del informe de fallas de varios minutos (previamente) a 10 segundos (ahora).

Convertidor para FACTS

LTT – Tiristores Activados por Luz

Los tiristores controlan componentes pasivos en sistemas de compensación de potencia reactiva. El sistema de activación directa por luz de Siemens activa los tiristores con un pulso de luz de 10 microsegundos a 40 milivatios. Este dispositivo incluye protección contra sobretensiones, haciéndolo autosuficiente si el voltaje hacia adelante excede los límites.

 El pulso de luz viaja a través de fibra óptica desde el control de la válvula hasta la puerta del tiristor. Los sistemas convencionales usan tiristores activados eléctricamente, requiriendo pulsos de varios vatios generados por equipos electrónicos cercanos. La activación directa por luz reduce los componentes eléctricos en la válvula de tiristores en un 80%, mejorando la confiabilidad y la compatibilidad electromagnética. Además, la nueva tecnología de tiristores asegura la disponibilidad a largo plazo de componentes electrónicos durante al menos 30 años.

Las válvulas de tiristores de Siemens se ensamblan a partir de tiristores de 4 pulgadas o 5 pulgadas, dependiendo de la capacidad de corriente requerida. La tecnología de tiristores ha estado en constante desarrollo desde principios de los años 1960. Actualmente, los tiristores pueden manejar de manera segura y económica voltajes de bloqueo de hasta 8 kV y corrientes nominales de hasta 4,200 amperios.