Atenuación activa de corrientes de cortocircuito en sistemas de potencia.

Abstract

El crecimiento de los sistemas eléctricos ha impuesto un aumento sostenido de las corrientes de cortocircuito, generando grandes esfuerzos térmicos y mecánicos sobre los diferentes equipos que componen un sistema de potencia. Estos esfuerzos son especialmente importantes en los interruptores, pues deben ser capaces de interrumpir altas corrientes de cortocircuito (kiloamperes). Si se llega a sobrepasar las capacidades de un interruptor, existe la posibilidad que no se pueda cortar la corriente de falla, poniendo en alto riesgo la seguridad de operación del sistema eléctrico y la vida útil de los equipos que lo componen. Esta tesis propone un nuevo concepto para reducir las corrientes de cortocircuito usando la conexión en paralelo de convertidores de potencia para absorber una parte de la corriente de cortocircuito. Para ello, el convertidor de potencia se usa como una fuente controlada de corriente especialmente diseñada para reducir la amplitud de las corrientes de falla en una subestación. La operación del esquema propuesto permite reducir la amplitud de la corriente de cortocircuito en todos los interruptores de una subestación eléctrica, presentando una respuesta transitoria menor a 5 ms, adaptándose a la ubicación y tipo de falla, y operando incluso con tensiones del sistema eléctrico cercanas a cero durante el cortocircuito. La efectividad del esquema propuesto se verifica tanto en simulaciones para una red de media tensión como en pruebas experimentales en un sistema eléctrico escalado empleando diferentes topologías de convertidores y estrategias de control, pero bajo el mismo principio de funcionamiento. El nuevo concepto propuesto para reducir la amplitud de las corrientes de cortocircuito presenta ventajas importantes para reducir la corriente de falla hasta en un 20%, y al estar conectado en paralelo se diferencia notoriamente de las soluciones vigentes, que van conectadas en serie. Además, el convertidor propuesto para atenuar las corrientes de falla puede proveer prestaciones adicionales como el control de tensión o de potencia reactiva en condiciones normales de funcionamiento.