Métodos de alto voltaje menos conocidos: de los rayos X a los parques eólicos marinos

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Lo que vas a aprender:

• Detección de fallas en líneas de transmisión de alta tensión.
• Tipos de puesta a tierra neutra.
• Ventajas de una solución de energía eólica marina totalmente CC.

La definición de alto voltaje (HV) de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) es cualquier voltaje de 1 a 100 kV para sistemas de CA y de 1,5 a 100 kV para sistemas de CC. Dependiendo del contexto, el término “HV” también puede referirse a voltajes que pueden ser de hasta 50 V debido a algunas normas de seguridad. Un buen ejemplo son las directrices de la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) de EE. UU.: HV puede ser de 600 V o más.

Veamos algunas aplicaciones de alto voltaje quizás no tan conocidas pero sí importantes.

Detección de fallas en líneas de transmisión de alta tensión

Hay tres tipos de conexión a tierra neutra: conexión a tierra sólida, sin conexión a tierra (flotante) y conexión a tierra de baja resistencia.^4.7 Cada método tiene sus ventajas y desventajas, lo que llevó al desarrollo de una cuarta opción llamada puesta a tierra neutra, que utiliza el reactor de tierra neutra (NGR).

La electricidad se genera en una red eléctrica en tres fases y comúnmente se la denomina fase A, B y C. Estas tres fases son simétricas y equilibradas. En un sistema trifásico se crea un punto neutro como potencial de referencia para estas tres fases.

Un NGR es un dispositivo eléctrico especializado que normalmente se utiliza para controlar y limitar las corrientes de falla a tierra, como un cortocircuito entre un conductor de fase y tierra, dentro de un sistema de energía mediante la introducción de una impedancia controlada en la ruta del conductor neutro. Este dispositivo de alta resistencia se conecta en serie con el cable neutro del transformador o generador de potencia.

Por ejemplo, en subestaciones de CA de voltaje ultra alto (UHV), el NGR en una línea de transmisión (generalmente llamado reactor neutro) es un dispositivo relativamente pequeño en el equipo primario de CA de UHV. La función NGR está diseñada para limitar la corriente del arco secundario y el voltaje de recuperación de una línea de transmisión, así como la sobretensión de resonancia de frecuencia estándar de fase abierta. La seguridad operativa del reactor neutro juega un papel muy importante en los sistemas UHV AC.

Rayos X para detectar defectos en las líneas.

Debido a la alta densidad de material de las líneas de transmisión, las fuentes de rayos X con alta energía e intensidad tienen una gran demanda. Los operadores de redes eléctricas deben abordar esta cuestión. Uno de los esquemas de diseño disponibles prevé un generador de rayos X de baja radiación, baja potencia y alto voltaje. La utilidad de la tecnología de detección de rayos X de alto voltaje para detectar defectos en las líneas de transmisión se puede demostrar experimentalmente.

Las empresas de servicios eléctricos suelen utilizar un método de voltaje de CC para pruebas, mantenimiento de energía y detección de fallas en la red de distribución de energía. Una clasificación de voltaje de CC puede detectar muchos defectos en un cable de alimentación de CA o CC; Sin embargo, este método sólo utiliza un esquema de detección después de que se produce un error. Este método no puede resolver peligros ocultos ni realizar mantenimiento preventivo.

Además, el método de tensión soportada de CC requiere un suministro de alto voltaje local para probar adecuadamente el rendimiento del cable. Y este enfoque probablemente provocará daños en la cubierta del cable.

Las abrazaderas de las líneas aéreas pueden caerse muy fácilmente. Esto crea un alto nivel de peligro para la seguridad y el funcionamiento de líneas de transmisión UHV de “tres tramos” instaladas en autopistas, líneas de alta velocidad y secciones clave de rutas de transmisión.

El Centro de Operaciones de Patrulla de Maquinaria de la Red Eléctrica de Guangdong de China Southern Power Grid organizó el equipo de trabajo en vivo de Guangdong Power Transmission and Transformation Engineering Corporation en 2018. Este grupo tenía como objetivo realizar las primeras pruebas de rayos X no destructivas en vivo en China utilizando helicópteros en líneas de transmisión.

Parques eólicos marinos de CC

La captura y transmisión de energía en parques eólicos marinos (OWF) de corriente continua pura es un sistema propuesto para el desarrollo de turbinas eólicas marinas de larga distancia. La media tensión DC/DC para aerogeneradores es una de las tecnologías clave (Ver imagen).⁶