Estudio de conversión de una línea HVAC a HVDC

Abstract

Este trabajo fin de grado se centra en el estudio desde un punto de vista técnico, económico y medioambiental de la posible conversión de una línea de alta tensión de corriente alterna (HVAC) en una línea de alta tensión de corriente continua (HVDC). Actualmente la mayoría del transporte de energía eléctrica se realiza usando la tecnología HVAC, pero cada vez es más notorio el ascenso del uso de la tecnología HVDC como método de transmisión de potencia ya que presenta una serie de ventajas que las líneas convencionales no tienen. Es por ello, que primeramente se estudia el porqué del establecimiento de la HVAC, debido al resultado de la guerra de las corrientes entre Edison y Tesla, y cómo se encuentra el panorama eléctrico español actual. Como el estudio se centra en el uso de la HVDC, la siguiente parte del trabajo se basa en entender el funcionamiento de este tipo de instalaciones. Es por ello que se muestra el principio de funcionamiento de la tecnología, las disposiciones más habituales, y los principales componentes de las estaciones convertidoras. Dentro de este apartado del trabajo, se realiza una mención a los dos tipos de estaciones convertidoras más empleadas: la LCC (Line Commutated Converter) y la VSC (Voltage Source Converter), así como la MMC (Multilevel Converter), variante de la VSC estas para la reducción de la generación de armónicos. A continuación, se presenta el caso de estudio: repotenciación de una línea HVAC existente en la que se pasa de una carga de 600 MVA a 1000 MVA. Para dar solución a este problema se plantean diferentes soluciones: realizar una línea de HVAC nueva de idénticos parámetros paralela a la existente, una nueva línea de HVDC que sustituya a la actual y la conversión de la línea actual a la tecnología de corriente continua. A lo largo del estudio se van comparando las ventajas e inconvenientes que presentan cada tipo de solución adoptada. En cuanto al aspecto técnico, se aborda el tema desde diferentes perspectivas. En todas ellas se describen las características de la línea actual, y se muestra los posibles hechos que ocurren derivados de su uso con corriente continua. Se abordan temas relacionados con los conductores, los apoyos, los aisladores y las estaciones convertidoras, y se concluye que es posible el uso de las infraestructuras existentes. A continuación, dentro del estudio técnico, se pasa a estudiar de una forma electrotécnica las soluciones elegidas. Para ello se recurre a circuitos simplificados para poder calcular las magnitudes eléctricas y poder observar las bondades que presenta el uso de la corriente continua frente al uso de corriente alterna. Para el ámbito económico, el trabajo se centra en hacer una comparación de los diferentes costes de inversión que son necesarios para la construcción de las soluciones elegidas. Se observa que la principal diferencia se halla en el coste de las subestaciones y cómo en función de la longitud de las líneas van resultando unas más rentables que otras. Conforme a ello, se puede deducir que la tecnología HVDC resulta en un coste de inversión mas elevado que la tecnología HVAC. Esto se podría considerar un aspecto negativo a la hora del estudio, pero también se traduce en uno positivo, ya que realizar la conversión de la línea reduce el coste de utilizar la tecnología de corriente continua de alta tensión. Por último, en cuanto al aspecto medioambiental, se estudian los diferentes impactos que pueda sufrir el medio ambiente derivados del uso de la instalación de líneas eléctricas y de las subestaciones, así como el nivel que alcanzan. Se concluye para el caso de estudio que los impactos de este tipo de infraestructuras son poco significativos, y que el empleo de la tecnología HVDC presenta ciertas ventajas por la reducción de valores tales de los campos eléctricos, campos magnéticos o del uso del suelo.