relatorio furnas
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Relatorio tecnico de visita tecnica subestacion de transmisiónTRANSCRIPT
Universidad Federal de la Integración
Latino-Americana
Ingeniería de Energías Renovables
Disciplina: Planeamiento de Sistemas Energéticos
INFORME DE VISITA TÉCNICA
Lugar y fecha de la visita: Subestación de FURNAS 16/04/2015
Autor: Marcos Eduardo Esteche dos Reis
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Firma
Foz do Iguaçu, 24 de abril, 2015.
Contenido 1. RESUMEN .............................................................................................................................. 3
2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 3
3. SUBESTACIÓN ........................................................................................................................ 4
a. SISTEMA DE CORRIENTE ALTERNADA ............................................................................... 4
b. SISTEMA DE CORRIENTE CONTINUA ................................................................................. 4
4. EFICIENCIA ENERGÉTICA........................................................................................................ 5
5. SISTEMA DE CONTROL........................................................................................................... 5
6. ASPECTOS ECONÓMICOS ...................................................................................................... 6
7. MEJORÍAS Y EXPANSIONES FUTURAS .................................................................................... 7
8. CONCLUSIÓN ......................................................................................................................... 7
9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................. 8
1. RESUMEN La subestación de Foz de Iguazú sin dudas se destacó en la historia con su pionera e
innovadora manera complementaria de transmisión de energía eléctrica que merece ser
estudiada hasta en los días actuales.
Este informe contribuye con informaciones obtenidas a través de una visita técnica realizada
en la subestación de Foz del Iguazú, propiedad de agencia de energía eléctrica Furnas Centrais
Elétricas S.A.
Palabras claves: Subestación Furnas, Transmisión corriente contínua, Eficiencia eléctrica.
2. INTRODUCCIÓN La empresa Furnas Centrales Elétricas es una empresa subsidiaria de la empresa Eletrobras,
dedicada a la generación y transmisión de energía eléctrica. Nacida con la creación de la
central hidroeléctrica (que posee el mismo nombre) sobre el rio Grande en 1958, ciudad de
Passos (MG).
Hoy, el sistema de Furnas cuenta con 17 centrales hidroeléctricas, dos termoeléctricas, tres
parques eólicos, 24 mil quilómetros de línea de transmisión y 62 subestaciones. Es encargada
directa e indirectamente del 40% de la demanda eléctrica brasileña.
Figura 1- Foto aérea de Subestación de Furnas (Fuente: Eletrobras)
La subestación de Furnas –Foz do Iguaçu (Figura 1) posee una particularidad con relación a las
demás subestaciones del país, transmite la energía generada por la central hidroeléctrica de
Itaipú por dos diferentes sistemas de transmisión, el sistema de corriente alternada y continua.
Con esto, la subestación de Furnas-Foz es una de las mayores subestaciones del mundo en
potencia y dimensión.
3. SUBESTACIÓN La subestación de Foz de Iguazú, se destaca de las demás por ser una subestación elevadora, y
al mismo tiempo una subestación convertidora. Ésta última denominación debido a la
necesidad de contornar el problema de la diferencia de frecuencia del sistema eléctrico
paraguayo (50Hz) y el brasileño (60Hz). Por tanto, esta subestación posee dos sistemas
distintos de transmisión compuesto por tres líneas de 750kV y dos líneas de en corriente
continua ±650kV.
a. SISTEMA DE CORRIENTE ALTERNADA El sistema de corriente alternada (CA) transmite energía eléctrica con niveles de tensión del
orden de 750KV a la subestación de Tijuco Preto (San Pablo), situados entre sí a una distancia
de 900km. En ésta línea se realiza derivaciones en dos puntos a lo largo de su tramo. Estas dos
subestaciones son Ivaiporã e Itaberã.
La subestación de Furnas, también transmite energía eléctrica a la agencia COPEL, encargada
de la distribución de energía eléctrica para Foz del Iguazú y demás ciudades del estado de
Paraná.
b. SISTEMA DE CORRIENTE CONTINUA El sistema de corriente continua (CC) es unidireccional y la transmisión es directa a la central
de destino sin realizar derivaciones durante el trayecto, es decir, la energía eléctrica generada
en la central de Itaipú a 50Hz es convertida a corriente continua ±600 KV en la subestación de
Furnas-Foz do Iguaçu y transmitida directa directamente a la subestación de Ibiúna.
El sistema de corriente continua es formado por dos líneas de ±600kV, con extensión de
aproximadamente 810 km. La rectificación de la energía eléctrica es realizada por 8
conversores en cada subestación, cada par formando un polo, componiendo dos polos de
±600kV, y siendo transmitida a través de 4 líneas, una en cada polo. En la Figura 2 muestra más
detalles del esquema eléctrico del sistema CC.
Los 8 conversores del sistema CC consumen una cantidad de 780mil litros de agua por día,
proveída del reservatorio de Itaipú, para su correcta refrigeración. Esto a causa de la disipación
de calor de los tiristores de alta potencia encargados de la conversión CC-CA.
Figura 2- Esquema Eléctrico del Sistema CC. Fuente: ONS
4. EFICIENCIA ENERGÉTICA La subestación de Furnas fue el pionero en implementar el sistema de transmisión de corriente
continua. Además de la problemática de la diferencia de frecuencia de operación del sistema
eléctrico paraguayo y brasileño, aspectos como la consolidación de una nueva tecnología de
transmisión (innovadora a niveles de alta potencia en esos tiempos) y la búsqueda por
mayores eficiencias incentivaron la implementación de este sistema de transmisión.
Hoy en día existen, en fase de construcción en el Brasil, centrales hidroeléctricas que operan a
la frecuencia del sistema eléctrico brasileño pero que serán conectados a los grandes polos por
un sistema de transmisión CC. Esta manera de transmitir energía eléctrica, diferente a la
convencional, obedece exclusivamente al criterio de eficiencia energética.
Para el sistema de transmisión estudiado en la visita técnica podemos mencionar una pérdida
de transmisión (pérdidas resistivas, efecto corona, transformadores, etc.) en torno de 5,56%
correspondiente al sistema CA, mientras que para el sistema de transmisión del sistema CC las
pérdidas se encuentran a valores de 4,44%.
5. SISTEMA DE CONTROL El sistema de gestión del flujo de potencia transmitido por la subestación de Foz del Iguazú
permite un control vía software en tiempo real de los distintos parámetros de red. Estos datos
de red también son cedidos en tiempo real a la Electrobras y Itaipú para cuantificación y
ajustes de parámetros de red.
Figura 3- Sistema de control de la Subestación Furnas. [Fuente propia]
Además es posible obtener datos como curva de carga que facilitan el planeamiento
energético para la gestión y expansión de sistemas, de modo a asegurar el cumplimiento
satisfactorio de la demanda eléctrica del consumidor. La Figura 3 muestra una foto del sistema
de control tomada durante la visita técnica.
6. ASPECTOS ECONÓMICOS Podemos continuar dividiendo el emprendimiento de Furnas en dos sub proyectos, el sistema
CC y el CA, para comparar estos sistemas desde el punto de vista económico.
En el sistema de CA, el conjunto de subestación (seccionadores, barras, transformadores,
aterramiento, canales de desagüe, sistemas de protección, etc.) tuvo un costo de 845 millones
de dólares, y el conjunto de transmisión (torres, cables, pararrayos y aterramiento) de las tres
líneas obtuvo un costo de 535 millones de dólares. Totalizando así, una inversión inicial de
1380 millones de dólares para el sistema de 60 Hz.
En el sistema de CC, el conjunto de subestaciones convertidoras (barras, seccionadores,
cuadriválvulas de tiristores, filtros, compensadores, transformadores, sistemas de protección,
etc.) alcanzó un suma de 1003 millones de dólares, mientras que el conjunto correspondiente
a las líneas de transmisión costaron en torno de 375 millones de dólares. Totalizando así un
valor de 1378 millones de dólares.
Así, todo el sistema de transmisión de energía eléctrica producida por Itaipú requirió de un
capital de inversión de más de 2750 millones de dólares.
Cabe resaltar que el sistema de transmisión de CC es puntual (desde el lugar de salida al
destino sin derivaciones) e unidireccional, mientras que el sistema de CA posee y posibilita
futuras derivaciones, pudiendo así atender a otros grandes polos energéticos, utilizando la
misma línea de transmisión.
7. MEJORÍAS Y EXPANSIONES FUTURAS Desde la culminación de las obras de la subestación de Foz de Iguazú, existieron muchas
expansiones y mejorías del proyecto inicial de manera a aumentar la confiabilidad del sistema.
Un ejemplo fue la instalación de barras de transferencia y llaves seccionadoras para permitir el
funcionamiento de los dipolos (sistema CC) con una única línea. Con esto se logró reducir la
vulnerabilidad del sistema en caso de pérdida de una de las líneas.
Otro caso fue en el cambio del sistema de control y protección reduciendo el tiempo de
indisponibilidad de equipamientos después de su desconexión causados por la acción de
circuitos de protección.
Con respecto a futuras expansiones, como ya mencionado anteriormente, el sistema de
transmisión 750kV CA permite derivaciones a lo largo de la red de transmisión de una manera
fácil y viable. Por otro lado existe la posibilidad de una expansión de la subestación de Foz de
Iguazú (Figura 4), que permitirá la posibilidad de venta de energía eléctrica al sistema eléctrico
argentino (50Hz).
Figura 4- Probable Futura expansión de la Subestación. Fuente: Google
8. CONCLUSIÓN Con la visita técnica realizada a la subestación de Furnas, se pudo asociar la teoría académica
aplicada a la práctica. También se logró la interdisciplinaridad de materias estudiadas durante
el curso como sistemas de transmisión, maquinas eléctricas, conversión de energía eléctrica,
planeamiento de sistemas energéticos, electrónica y otras.
La visita también contribuyó a tener una idea de las grandezas de los componentes
relacionados a los sistemas conversión y transmisión de energía eléctrica.
9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Itaipu Binacional, Acceso: 24/04/2015. Disponible en: < https://www.itaipu.gov.br>.
Furnas Centrais Elétricas. Acceso: 24/04/2015. Disponible en: <
https://www.furnas.com.br>
Agencia Nacional de Energia Elétrica. Acceso: 24/04/2015. Disponible en: <
<https://www.aneel.gov.br>.
Operador Nacional do Sistema. Acceso: 24/04/15. Disponible en:
<https://www.ons.org.br>