Siemens Transformadores Phase Shifter Transformers Harold A. Pérez M. Jornadas Técnicas CNO - CAPT 23.08.2017

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Transformadores Siemens En todos los niveles de transmisión y distribución

Unit Auxiliary Transformers

Static VAR FACTS Transformers

Grid Access Solutions

Liquid immersed DTs for Distribution networks

Generator Step-Up Transformers

HVDC Shunt and System Interconnecting Phase Shifters Transformers Series Reactors Transformers

Special Transformers for Industrial Applications

Liquid DTs and CRTs for Infrastructure Solutions

Voltage Regulators

Nivel Consumidores

24 kV 500 kV

500 kV 230 kV

Line Feeders for rail system power supply 115

kV 69 kV

Traction Transformers for rail vehicles

13,2 kV 230 V

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Phase Shifters (desfasadores de ángulo) “Claves” en tiempos de entornos energéticos cambiantes

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Phase Shifter Transformer “Claves” en tiempos de entornos energéticos cambiantes Retos que enfrentan clientes y usuarios • Cuellos de botella en la transmisión produciendo sobrecargas en líneas específicas. • Urbanización desbalanceada de las ciudades, con incremento local y concentrado de la demanda de energía. • Flujo de potencia indeseado de operadores de redes vecinos por propias redes. • Flujos de potencia no deseados pueden no ser compensados por contratos de comercialización. • Dificultad para reconectar redes que tienen amplios ángulos de desfasamiento. • Dificultad para el control del flujo de potencia en importación y exportación de energía. • Dificultad para aprovechar la capacidad instalada en una red de transmisión con circuitos en paralelo. Restricted © Siemens AG 2017 Page 5

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Phase Shifter Transformer El dispositivo más eficiente para control de flujo de potencia Generalidades Un Phase Shifter Transformer es la manera más eficiente para controlar el flujo de potencia activa en una línea de una red interconectada. El control de flujo de potencia se hace por medio de manipulación del ángulo de desfase del voltaje entre la fuente y la carga. Es incluso posible bloquear o reversar el flujo de potencia.

Forzar flujo

–

Bloquear flujo

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Phase Shifter Transformer El dispositivo más eficiente para control de flujo de potencia Transferencia de potencia en una línea

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Phase Shifter Transformer El dispositivo más eficiente para control de flujo de potencia Aproximación de Transferencia de Potencia Para simplificar el análisis, para efectos prácticos se puede asumir R=0, entonces Z=jX

Se observa que: •La transferencia de potencia activa depende del ángulo de fase entre los terminales. •Para reducir la transferencia de potencia es necesario retardar el ángulo efectivo de fase. •Para aumentar la transferencia de potencia es necesario adelantar el ángulo efectivo de fase. •La potencia Ps cambia dramáticamente cuando el ángulo de diferencia varía en el tiempo. Restricted © Siemens AG 2017 Page 8

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Phase Shifter Transformer El dispositivo más eficiente para control de flujo de potencia ¿Cómo es que el ángulo de fase influencia el flujo de potencia? La distribución “natural” de corriente depende de las impedancias de las líneas.

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Phase Shifter Transformer El dispositivo más eficiente para control de flujo de potencia ¿Cómo es que el ángulo de fase influencia el flujo de potencia? La distribución “natural” de corriente puede ser ineficiente si X1 y X2 difieren considerablemente.

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Phase Shifter Transformer El dispositivo más eficiente para control de flujo de potencia ¿Cómo es que el ángulo de fase influencia el flujo de potencia? Para hacer la ecualización de las corrientes, debe introducirse una fuente de voltaje adicional.

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Phase Shifter Transformer El dispositivo más eficiente para control de flujo de potencia ¿Cómo es que el ángulo de fase influencia el flujo de potencia? Esta fuente de voltaje adicional, perpendicular al voltaje de fase, genera una corriente “circulante” que incrementa el valor de la corriente i1 y reduce el valor de la corriente i2.

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Phase Shifter Transformer El dispositivo más eficiente para control de flujo de potencia Ejemplo Antes – Después:

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Phase Shifter Transformer El dispositivo más eficiente para control de flujo de potencia Configuración física interna de un PST 1. Una parte activa. Configuración asimétrica: Utilizado para rangos pequeños de desfasamiento de ángulo. •

Devanado de excitación conectado en delta.

•

Un devanado de derivaciones.

•

Un conmutador bajo carga.

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Phase Shifter Transformer El dispositivo más eficiente para control de flujo de potencia Configuración física interna de un PST 2. Una parte activa. Configuración simétrica: Utilizado para mayores rangos de desfasamiento de ángulo. •

Devanado de excitación conectado en delta.

•

Dos devanados de derivaciones.

•

Dos conmutadores bajo carga.

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Phase Shifter Transformer El dispositivo más eficiente para control de flujo de potencia Configuración física interna de un PST 3. Una parte activa. Configuración simétrica alternativa: Utilizado para bajos niveles de tensión. •

Devanados de excitación y de derivaciones conectados en configuración hexagonal.

•

Un devanado de derivaciones. Un conmutador bajo carga.

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Phase Shifter Transformer El dispositivo más eficiente para control de flujo de potencia Configuración física interna de un PST 4. Dos partes activas. Configuración simétrica en cuadratura: Utilizado mayormente en el mercado norteamericano por ser la configuración más clásica. •

Parte activa de excitación y parte activa en serie.

•

Un devanado de derivaciones. Un conmutador bajo carga.

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Phase Shifter Transformer El dispositivo más eficiente para control de flujo de potencia Resultado real. Antes – Después: Flujo de Potencia en la Interconexión en la frontera Eslovenia – Italia.

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Phase Shifter Transformer Estabilidad de la red – Flexibilidad – Utilización optimizada de la infraestructura Solución productiva para el cliente • Incremento de la capacidad de potencia la red, debido a una mejor utilización. • Solución eficiente costo–beneficio para el control de flujo de potencia. • Estabilidad de la red al evitar sobrecargas. • Independencia entre operadores de redes adyacentes y protección de la red propia contra cargas no deseadas. • Maximización de posibilidades de comercialización Referencias Recientes Siemens • 50 Hertz, Alemania: 1200MVA / 410kV ±20° • City of Santa Clara, U.S.: 420MVA / 230kV ±22° • Orlen Ochrona, Polonia: 75MVA / 33kV +28°/-18° Restricted © Siemens AG 2017 Page 19

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Phase Shifter Transformer Estabilidad de la red – Flexibilidad – Utilización optimizada de la infraestructura

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Phase Shifter Transformer Especificación para un Transformador Desfasador de Ángulo Guía de información necesaria para la solicitud de un PST 1. Potencia nominal – MVA. 2. Tensión nominal. 3. Ángulo de fase nominal. 4. Dirección del desfase requerido. 5. Número de posiciones. 6. Impedancia. 7. Potencia de corto circuito del sistema. 8. Nivel de aislamiento al impulso tipo rayo – BIL. 9. Condiciones especiales de sobrecarga. 10. Operación del PST. 11. Tipo de desfase simétrico o asimétrico. 12. Tipo clásico (en cuadratura) o no. 13. Posibilidad de usar varistores internos – ZnO. Restricted © Siemens AG 2017 Page 21

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Contacto

HAROLD A. PÉREZ MOLANO Diseño y Soporte Técnico Transformadores de Potencia

Teléfono: +57 1 294 2292 Correo Electrónico: [email protected]

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