F A C T S FACTS, poderosos sistemas para una transmisión flexible de la energía necesariamente el flujo para el cual son mínimas las pérdidas de transmisión. Otro aspecto es la flexibilidad: la liberalización del mercado de la energía requiere utilizar sistemas de transmisión flexibles para asegurar el cumplimiento de los contratos de suministro de electricidad. Los sistemas flexibles de transmisión de corriente alterna, los llamados FACTS (Flexible AC Transmission Systems), tienen toda la capacidad que necesitan los operadores de redes de energía eléctrica para afrontar los retos que trae consigo un mercado energéti- El rápido proceso de transformación en que se encuentra el mercado de la co en rápido cambio. energía ha confrontado a los operadores de sistemas de transmisión de alta tensión con nuevas oportunidades y nuevos desafíos. Estos últimos son, principalmente, el resultado del gran crecimiento de la transferencia de energía Límites de la transmisión entre compañías de electricidad, de la liberación del mercado y de los límites de energía económicos y medioambientales impuestos a la construcción de nuevas insta- El flujo energético a lo largo de un sistema de laciones de transmisión. Las redes actuales de transmisión de corriente alter- transmisión está limitado por una o más de na no se concibieron en su momento para poder controlar fácilmente la tensión las siguientes características de la red: y el flujo de energía en un mercado liberalizado; el resultado es que en ellas Transmissions Systems), basados en la electrónica de alta potencia, ofrece un • • • • nuevo y potente medio para afrontar con éxito los nuevos desafíos. Técnicamente, las limitaciones de la transmi- aparecen problemas de control en régimen permanente, así como problemas de estabilidad dinámica. El desarrollo de los sistemas FACTS (Flexible AC Límites de estabilidad Límites térmicos Límites de tensión Flujos en bucle sión de energía pueden eludirse siempre si se L a demanda de energía eléctrica conti- régimen transitorio como en régimen perma- neración. Los sistemas FACTS están diseña- núa incrementándose sin cesar, especial- nente. Esto se debe a que algunas líneas de dos para superar las limitaciones menciona- mente en los países que se encuentran en el transmisión de energía no pueden recibir una das, de modo que los operadores puedan al- umbral de la industrialización. Por diversas carga próxima a su capacidad nominal y canzar sus objetivos sin necesidad de añadir razones, la mejora de las redes de energía mucho menos a su límite térmico nominal de- nuevos sistemas. Dado el carácter de los eléctrica, y en especial, la construcción de bido a que sus límites de estabilidad son rela- equipos electrónicos de alta potencia, la nuevas líneas de transmisión, no puede man- tivamente bajos. Las medidas que se han to- adopción de las soluciones FACTS estará tener el ritmo del aumento de capacidad de mado para mejorar la estabilidad durante y justificada si la aplicación requiere uno o más las centrales eléctricas y del incremento de la después de una avería de la línea pueden me- de los siguientes atributos: demanda de energía. Conseguir los dere- jorar la fiabilidad del sistema tanto, al menos, chos de paso adecuados es especialmente como añadir una o más líneas complementa- • • difícil en los países industrializados y obtener rias. En segundo lugar, es necesario mejorar los permisos necesarios requiere más tiempo el flujo de carga en redes estrechamente in- que nunca. Además, la construcción de lí- terconectadas, ya que el flujo «natural» de neas de transmisión de energía implica inmo- carga, resultante de las condiciones de carga vilizar capitales que podrían invertirse en y de las impedancias dadas de línea, no es añade más capacidad de transmisión y/o ge- Rapidez de respuesta Variación frecuente de la potencia suministrada • Suavidad de regulación de la potencia suministrada Sistemas flexibles de transmisión otros proyectos. de CA (FACTS) Debido a esta situación, los operadores están buscando formas de utilizar más efi- El término «FACTS» engloba la totalidad de cientemente las líneas de transmisión de Rolf Grünbaum sistemas basados en la electrónica de alta energía existentes. Hay dos campos que re- Mojtaba Noroozian potencia que se utilizan para la transmisión quieren una especial atención. En primer Björn Thorvaldsson de energía de CA lugar, hay una necesidad de mejorar la estabi- ABB Power Systems lidad de las líneas de gran longitud, tanto en 1 Revista ABB 5/1999 Los sistemas principales son: • Compensador estático (SVC) ABB Review 5/1999 1 F • A C T S Condensador en serie, fijo y controlado por tiristores (TCSC) • Transformador de desplazamiento de fase (PST) y PST asistido (APST) • Compensador estático síncrono (STATCOM) • Compensador en serie estático síncrono (SSSC) • Controlador unificado de flujo de energía (UPFC) Compensador estático (SVC) A lo largo de los años se han construido compensadores estáticos con diseños muy diversos. Sin embargo, la mayoría de ellos tienen elementos controlables similares. Los más comunes son: • • Reactancia controlada por tiristores (TCR) Condensador conmutado por tiristores (TSC) • • Reactancia conmutada por tiristores (TSR) Condensador conmutado mecánicamente (MSC) Un mercado liberalizado de la energía necesita disponer de sistemas muy flexibles para garantizar el cumplimiento de los contratos de suministro. (Photo: PRISMA) Principio de funcionamiento: En el caso del TCR, una bobina de reactancia pendiente. Fuera de la gama de control, la tencia reactiva se logra normalmente con las fija, habitualmente del tipo sin núcleo magné- característica para bajas tensiones es la de siguientes configuraciones de SVC, que pue- tico, está conectada en serie a una válvula de una reactancia capacitiva y para tensiones den verse en 1 : tiristores bidireccional. La corriente de fre- altas la de una corriente constante. El rendi- cuencia fundamental es variada mediante el miento de baja tensión puede mejorarse fá- control de la fase de la válvula de tiristores. cilmente añadiendo una batería adicional de Aplicaciones del SVC: Un TSC comprende un condensador en serie TSC (que se utiliza sólo en condiciones de Los SVC se instalan para desempeñar las con una válvula de tiristores bidireccional y baja tensión). funciones siguientes: • Estabilización de la tensión dinámica: au- una reactancia amortiguadora. La función del El TSR es un TCR sin control de fase de la conmutador de tiristores es conectar o des- corriente, que se conecta o se desconecta mento de la capacidad de transferencia conectar el condensador para un número en- como un TSC. Frente al TRCR, este disposi- de energía, reducción de la variación de tero de semiciclos de la tensión aplicada. El tivo tiene la ventaja de que no se genera co- condensador no es de control por fase, sino rriente armónica alguna. tensión • Mejora de la estabilidad sincrónica: au- que simplemente está conectado o desco- El MSC es una derivación sintonizada que mento de la estabilidad en régimen transi- nectado. La reactancia del circuito del TSC comprende una batería de condensadores y torio, mejor amortiguación del sistema de sirve para limitar la corriente en condiciones una reactancia. Está diseñado para ser con- anormales y para ajustar el circuito a la fre- mutado sólo unas pocas veces al día, ya que cuencia deseada. la conmutación se realiza por disyuntores. La Las impedancias de reactancias y condensadores y del transformador de potencia misión del MSC es satisfacer la demanda de potencia reactiva en régimen permanente. transmisión de energía eléctrica • • Equilibrio dinámico de la carga Soporte de la tensión en régimen permanente Habitualmente, los SVC se dimensionan de modo que puedan variar la tensión del siste- definen la gama de funcionamiento del SVC. ma ± 5 % como mínimo. Esto significa que, El esquema V-I correspondiente tiene dos regiones de funcionamiento diferentes. Dentro Configuraciones de SVC normalmente, la gama de funcionamiento di- de la gama de control, la tensión es controla- En los sistemas de distribución de energía námico está entre el 10 % y el 20 % aproxi- ble con una precisión que viene dada por la eléctrica, la compensación controlada de po- madamente de la potencia de cortocircuito 2 ABB Review 5/1999 Revista ABB 5/1999 2