Transformador HVDC

de potenciasumergidomonofásico

Resumen Los transformadores convertidores de corriente continua de alta tensión (HVDC) forman la interfaz crítica entre las redes AC y los sistemas de transmisión HVDC. Con el aumento de las energías renovables y la necesidad de transmisión de larga distancia con bajas pérdidas, estos transformadores permiten una adaptación de tensión precisa, aislamiento fiable y operación coordinada con tecnologías de convertidores para aplicaciones onshore y offshore.

Función de los transformadores convertidores HVDC Conectan la red AC con las estaciones convertidoras (LCC y VSC), asegurando niveles de tensión correctos, separación dieléctrica y operación estable bajo esfuerzos eléctricos combinados AC/DC y distorsiones armónicas.

Objetivos de diseño y capacidades

• Adaptación de tensión precisa a los requisitos del convertidor
• Aislamiento AC/DC fiable y rendimiento dieléctrico
• Funcionamiento bajo esfuerzos combinados AC/DC y distorsión armónica
• Eficiencia optimizada para reducir pérdidas de transmisión
• Construcción modular y escalable para sistemas hasta 1100 kV DC

Cómo funciona un transformador HVDC En una estación convertidora, el transformador HVDC opera junto con convertidores electrónicos de potencia para permitir la conversión AC/DC. Flujo típico:

• La energía AC entra desde la red
• El transformador ajusta la tensión a las especificaciones del convertidor
• La potencia acondicionada se suministra a las válvulas del convertidor
• El convertidor realiza la rectificación (AC→DC) o la inversión (DC→AC)

La coordinación del sistema permite un flujo de potencia controlado, transmisión eficiente a larga distancia e integración estable a la red.

HVDC Classic vs HVDC Plus® Los transformadores soportan tanto sistemas de convertidores conmutados por línea (HVDC Classic) como convertidores de fuente de tensión (HVDC Plus®). HVDC Classic se aplica a transmisiones masivas a gran escala; HVDC Plus® permite aplicaciones flexibles como integración offshore, sistemas multiterminales y estabilización dinámica de la red.

Funciones principales

• Adaptación de tensión para operación de rectificadores e inversores
• Aislamiento eléctrico entre sistemas AC y DC
• Gestión fiable de niveles UHVDC
• Optimización de eficiencia para reducir costes del ciclo de vida

Retos técnicos abordados

• Esfuerzos dieléctricos y térmicos: aislamiento y sistemas de refrigeración para tensiones AC/DC combinadas
• Durabilidad mecánica: estructuras diseñadas para soportar fuerzas electromagnéticas y condiciones de falla
• Regulación avanzada de tensión: control preciso para estabilidad de la red ante variaciones de carga
• Control de ruido y vibraciones para cumplimiento ambiental
• Robustez ambiental para condiciones offshore y onshore severas

Estudio de caso (destacado) Proyecto Changji–Guquan — suministro de un transformador convertidor HVDC de referencia. Datos clave:

• Capacidad: 1.100 kV DC
• Potencia de transmisión: 12 GW
• Dimensiones: longitud 37,5 m, altura 14,4 m
• Peso: >900 toneladas
• Eficiencia: >99 % a potencia nominal
• Permite transmisión sobre 3.284 km con pérdidas mínimas

Aplicaciones

• Transmisión HVDC punto a punto para exportación masiva de renovables
• Sistemas HVDC PLUS® / VSC para integración multiterminal y offshore
• Instalaciones back-to-back para acoplamiento de redes asincrónicas
• Redes HVDC multiterminal y malladas para sistemas interconectados
• Conexiones offshore y transmisión submarina

Siemens Energy innovations Las soluciones Siemens Energy incorporan aislamiento avanzado para esfuerzos AC/DC combinados, regulación precisa de tensión, diseños de alta eficiencia, construcción modular escalable hasta 1100 kV y ingeniería a medida según requisitos del proyecto.

Características / especificaciones técnicas

• Capacidad de tensión: varios cientos de kV hasta 1100 kV DC (UHVDC)
• Ejemplo de potencia: hasta 12 GW (Changji–Guquan)
• Ejemplo de dimensiones: 37,5 m de longitud, 14,4 m de altura (caso de estudio)
• Ejemplo de peso: >900 toneladas (caso de estudio)
• Ejemplo de eficiencia: >99 % a potencia nominal (caso de estudio)
• Requisitos de diseño: resistir esfuerzos AC/DC combinados, distorsión armónica y cargas dinámicas
• Tecnologías clave: aislamiento avanzado, núcleo y devanados optimizados, monitorización y diagnóstico integrados, construcción modular escalable