Dada la tendencia a transportar energía eléctrica a distancias más largas y a potencias cada vez mayores , las limitaciones técnicas juegan un papel más importante. Los beneficios económicos y técnicos combinados de la transmisión HVDC pueden convertirla en una opción adecuada para conectar fuentes de electricidad ubicadas lejos de los principales usuarios.
De hecho, los costos totales de la línea de transmisión de CC a larga distancia son más bajos que la línea de CA en la misma distancia y la corriente continua también causa menores pérdidas de energía que la corriente alterna. Además, los enlaces HVDC permiten que las redes de CA que tienen diferentes niveles de voltaje, frecuencia y confiabilidad operen conjuntamente .
Aquí hay algunas aplicaciones específicas donde la transmisión HVDC proporciona algunos beneficios técnicos y económicos en comparación con los esquemas de transmisión de CA:
- El potencial para la transmisión a larga distancia, en particular para esquemas de transmisión de cables submarinos / subterráneos largos (generalmente cuando hay un enlace de cable submarino largo> 40 km). Los cables largos de alta tensión submarinos / subterráneos tienen una alta capacitancia eléctrica en comparación con las líneas aéreas de transmisión porque los conductores dentro del cable están rodeados por una delgada capa de aislamiento. La geometría es la de un condensador coaxial largo. Por lo tanto, la capacitancia total aumenta con la longitud del cable . Esto implica que la longitud máxima factible y la capacidad de transmisión de energía del cable HVAC son limitadas. A medida que aumenta la longitud y el voltaje del cable de CA , la capacitancia y, por lo tanto, la corriente de carga de CA aumenta en proporción (la corriente de carga es la corriente que fluye solo para cargar la capacitancia de línea y es igual a la tensión de línea a tierra dividida por la reactancia capacitiva del cable que es 1 / jCw). Cuando se utiliza corriente alterna para la transmisión por cable, la corriente de carga es tan importante que reduce la capacidad de la línea de transportar corriente útil a la carga en el extremo remoto. Solo hay potencia reactiva y no se puede transmitir potencia activa real. Por lo tanto, la potencia reactiva que se genera inherentemente en los cables de alta tensión bajo voltaje de CA aumenta tanto con el nivel de voltaje como con la longitud del cable. Para aumentar las distancias de transmisión y los niveles de voltaje , se requerirá una compensación de potencia reactiva en ambos extremos del cable para la potencia activa del producto. La ausencia de compensadores en las líneas de CC permite realizar varios cientos de kilómetros de enlaces submarinos sin restricciones técnicas.
- Pérdidas de energía más bajas : el HVDC solo comprende energía activa y causa un 20% menos de pérdidas que el HVAC, que comprende energía reactiva. En el caso de los cables HVAC, la corriente adicional que fluye en el cable para cargar su capacitancia provoca una pérdida de energía adicional a través de la disipación de calor en los conductores del cable, elevando su temperatura ( pérdidas dieléctricas o efecto de calentamiento en el aislamiento del cable). Bajo CA, estas pérdidas están relacionadas principalmente con el efecto de la piel que está ausente bajo voltaje de CC. Recordemos que el efecto de la piel es la tendencia de una corriente alterna a distribuirse dentro de un conductor de tal manera que la densidad de corriente es mayor cerca de la superficie del conductor y disminuye con mayores profundidades en el conductor. La corriente eléctrica fluye principalmente en la “piel” del conductor, entre la superficie exterior y la profundidad de la piel. El efecto de la piel hace que la resistencia efectiva del conductor aumente a frecuencias más altas donde la profundidad de la piel es menor, reduciendo así la sección transversal efectiva del conductor (R = pl / S). Por lo tanto, para las mismas pérdidas de conductor, un conductor dado puede transportar más corriente a la carga cuando funciona con HVDC que con HVAC.
- Conexión asíncrona : ¡HVDC permite la transmisión de energía entre sistemas de distribución de CA no sincronizados y puede transferir energía entre países que usan CA a diferentes frecuencias! Por ejemplo, permite la conexión de redes de 50Hz y 60Hz. Debido a que la transferencia puede ocurrir en ambos directon, aumenta la estabilidad de ambas redes al permitirles recurrir entre sí en emergencias y fallas.
- La integración de recursos renovables como el viento en la red de transmisión es otra área para las aplicaciones de HVDC que está creciendo en todo el mundo.
Muchos países están considerando construir sistemas HVDC a un nivel de voltaje de + 800kV y superior, creando una necesidad de investigación adicional para desarrollar componentes para operar a estos niveles de Ultra Alto Voltaje (UHV). En países como India, China, Brasil y Sudáfrica, la demanda de energía está creciendo y existe la necesidad de transmitir energía con líneas de CC UHV de más de 1000–2000 km a 800kV. Sin embargo, puede tomar un tiempo para que Norteamérica y Europa consideren la transmisión de UHV DC ya que tienen menos necesidad de grandes cantidades de transferencia de energía a largas distancias.
- ¿Por qué el voltaje de sobremarcha en un semiconductor NMOS o PMOS depende del voltaje de la puerta a la fuente?
- ¿Qué es la resistencia en serie eléctrica en el condensador?
- ¿Cuál es el significado de 16 v 100 micro Faraday en condensador?
- ¿Qué es el control de caída de voltaje de los convertidores?
- ¿Por qué necesitamos un cable neutro o una provisión para un punto neutro en un enchufe o un enchufe si ya tenemos un cable de tierra o un punto de conexión a tierra?
Conclusión: El uso de HVDC para la transmisión futura está creciendo más rápido que nunca por razones económicas y técnicas . La transmisión HVDC tiene un bajo impacto ambiental y es la única solución técnica para enlaces largos . Estas características están convirtiendo los enlaces HVDC en la opción preferida para la interconexión de la red. Dada la creciente importancia de las redes HVDC, las técnicas de diagnóstico capaces de inferir procesos de degradación y prevenir fallas son cada vez más importantes. Estas técnicas se centran especialmente en la detección de descargas parciales en cables aislantes en condiciones de HVDC porque el fenómeno de descarga parcial se considera una de las principales causas de degradación de los aisladores en los cables de alto voltaje.