Power & Energy Magazine - Spanish - May/June 2019 - 90

CC, dado que el propio convertidor de CA a CC, es decir,
un convertidor modular multinivel (MMC) de dos niveles o
de medio puente, no tiene capacidad de bloqueo de fallas en
la CC. Para estos tipos de convertidores, siempre existe una
ruta de corriente de falla desde el lado CA al lado CC a través de los diodos antiparalelos dentro de los submódulos del
convertidor (gráfico 3). Por lo tanto, los disyuntores de CA
eliminan la contribución de CA a la falla de CC y normalmente interrumpen la corriente de CA asociada con la falla
de CC dentro de algunos ciclos de la frecuencia fundamental. Luego de eliminar la contribución de la CA, la corriente
CC de falla decae en forma pasiva hasta llegar a cero en un
intervalo que depende de la topología del convertidor y de
los parámetros del sistema.

Disyuntores de HVdc
Los disyuntores de HVdc son los homólogos para CC de los
disyuntores de CA y pueden interrumpir tanto las corrientes nominales como de cortocircuito hasta su capacidad de
cortocircuito. Normalmente, los disyuntores de HVdc deben
interrumpir las corrientes en el rango de 5 a 15 kA dentro de
un intervalo de varios milisegundos. En comparación con
los disyuntores de CA, son más complejos porque deben
lidiar con corrientes CC, que no tienen cruces a cero recurrentes de forma natural. Para interrumpir estas corrientes
distintas de cero, los disyuntores de HVdc se componen de
varias rutas paralelas que llevan a cabo las funciones de
interrupción de corriente ellos mismos y absorben la energía
presente en los elementos inductivos del circuito. El gráfico
4 ilustra estas rutas, donde la ruta superior normalmente
comprende un interruptor mecánico y forma la ruta para la
conducción normal, la ruta central es una ruta auxiliar para
ayudar a interrumpir las corrientes de falla y la ruta inferior
es una ruta auxiliar para la absorción de energía, que normalmente está compuesta por varistores de óxido metálico.
El funcionamiento del disyuntor de HVdc generalmente se
basa en una sucesión de acciones que dependen de la tecnología utilizada. Los disyuntores resonantes utilizan disyuntores mecánicos y circuitos resonantes que inducen cruces
de corriente cero [gráfico 4 (a) y (b)]. Debido a su tiempo de
compensación lento, los disyuntores resonantes pasivos no
son adecuados para interrumpir las corrientes de cortocircuito en los sistemas de HVdc basados en VSC. Los disyuntores de HVdc, basados en una combinación de electrónica

de potencia y disyuntores mecánicos en la ruta de conducción normal, por ejemplo, los llamados disyuntores híbridos
de HVdc, generalmente implican la utilización de electrónica de energía para evitar arcos en los disyuntores mecánicos [gráfico 4(c)]. Cada una de las tecnologías recomendadas
por los fabricantes poseen ventajas y desventajas en términos de velocidad, pérdidas de estado de encendido, costo de
los componentes, dimensiones físicas, capacidad máxima de
interrupción de la corriente o confiabilidad y simplicidad
general de los componentes utilizados. Aunque los disyuntores de HVdc aún no se encuentran a la venta, los prototipos
se han probado y se ha confirmado que funcionan dentro del
rango de los requisitos esperados. Se debe tener en cuenta
que todos estos prototipos requieren equipo de limitación de
corriente de falla.

Convertidores de bloqueo de fallas
A diferencia de los convertidores sin capacidad de bloqueo
de fallas, estos convertidores pueden bloquear la contribución de la corriente de falla desde el sistema de CA a la falla
de CC. Estos convertidores se basan en submódulos de convertidor que pueden generar tensiones de polaridad positiva
y negativa, a diferencia del submódulo de medio puente, que
solo puede generar tensiones de polaridad positiva (véase el
gráfico 3). Como tales, pueden generar una tensión que contrarreste la suba de tensión del sistema de CA en la ruta
de la corriente de falla que conecta la CA con el sistema
de CC. Este proceso les permite bloquear la contribución de
corriente de falla proveniente de la CA al lado de CC sin
necesidad de disyuntores de CA o CC. El convertidor más
consolidado con capacidad de bloqueo de fallas es el MMC
de puente completo (gráfico 3), que verá su primera aplicación en el proyecto Ultranet de Alemania. Existen otras
configuraciones de convertidores prometedoras que permiten bloquear y controlar las corrientes CC de falla mientras
reducen las pérdidas durante el funcionamiento normal, en
comparación con un MMC de puente completo. Un ejemplo
son las configuraciones del MMC híbridos que utilizan una
combinación de submódulos de medio puente y puente completo o topologías alternativas como el convertidor de brazo
alternativo. La capacidad de bloqueo de fallas se puede
lograr de manera controlada o no controlada. Una ventaja
importante del bloqueo controlado es la capacidad de control
de la energía reactiva ininterrumpida del convertidor, que le
permite funcionar en un modo de
compensador síncrono estático
durante todo el proceso de compensación de fallas.

Convertidores de CC a CC
(a)

(b)

(c)

gráfico 4. Diseños conceptuales de dispositivos de conmutación de CC: (a) un
disyuntor pasivo resonante, (b) un interruptor activo resonante, y (c) un disyuntor
híbrido.
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Los convertidores de CC a CC,
que se proponen para transformar la tensión de CC de un nivel
a otro, también pueden limitar o
incluso interrumpir la contribumayo/junio 2019
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