Reactores limitadores de corriente (Current Limiting Reactor) y soluciones en electrónica de potencia son parte de las principales alternativas tecnológicas para reducir los niveles de cortocircuitos en subestaciones eléctricas dentro del sistema eléctrico local, cuyo crecimiento en los últimos años ha incrementado el número de estas ocurrencias en más de 300%, entre 2005 y 2017, según los datos del Coordinador Eléctrico Nacional.

Las estimaciones del organismo coordinador prevén un aumento en la evolución de cortocircuitos en algunas subestaciones de 220 kV, donde las que registrarían mayores eventos son las de Parinacota (aumento de 116% entre los años señalados); Diego de Almagro (97%); Carrera Pinto (138%); Cardones (113%); Maintencillo (132%), y Pan de Azúcar (175%).

Causas

Mauricio Olivares, jefe del Departamento de Generación y Transporte de Electricidad de la Superintendencia de Electricidad y Combustibles (SEC), explica a Revista ELECTRICIDAD que dentro de las principales causas de cortocircuitos en subestaciones “están las que se producen al interior de los transformadores, como cortocircuitos entre devanados a través del aceite, o a través del medio de extinción de arco, entre los contactos de un interruptor de poder y el estanque que los contiene, y las fallas por pérdida de aislación, generalmente asociadas a animales o a mantenciones deficientes por parte de las empresas responsables”.

Para Cristhian Becker, académico del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Santiago, otras situaciones que podrían generar cortocircuitos “es el corte o desprendimiento de un conector, la rotura o daño severo de un aislador o la descarga por efecto de la polución”, por lo que plantea la importancia de que el mantenimiento preventivo “se concentre en la realización de termografías, cronografías y la ejecución del lavado de los aisladores expuestos a contaminación”.

Mantenimiento

Mauricio Olivares señala que es necesario “identificar, previamente y de manera constante, los riesgos asociados a partir de estudios, mediciones, modelos de simulación y la experiencia anterior en la operación de sistemas de similares topologías”.
Si bien los equipos primarios más expuestos a fallas por cortocircuitos son los transformadores y reactores, Cristhian Becker señala que además del lavado de instalaciones también es importante realizar el mantenimiento preventivo en instalaciones de aisladores para minimizar riesgos.

Becker explica que en este ámbito se recurre al uso de la tecnología de drones con cámaras termográficas de alta resolución “para realizar termografía en puntos que a nivel de suelo no es posible. La coronografía es una actividad complementaria en la que también se está avanzado y la que permite detectar descargas parciales por degradación del aislamiento”.

Para prevenir cortocircuitos asociados por la contaminación, el académico menciona el lavado periódico de subestaciones, en que se incluyen sensores “que permiten medir en tiempo real la contaminación, además de programar y optimizar los recursos del lavado”.

Soluciones

De acuerdo a las estimaciones del Coordinador Eléctrico Nacional, a 2021 el nivel de cortocircuitos aumentaría en la zona centro sur del país, especialmente en las subestaciones de Polpaico (21%); Lo Aguirre (10%); Cerro Navia (18%); Chena (21%); Los Almendros (38%) y Alto Jahuel (26%). Más al sur se prevén incrementos en las subestaciones Ancoa (14%) y Charrúa (3%).

Este tema ha sido planteado anteriormente por Transelec, el principal operador del sistema de transmisión, por lo que en el proceso de expansión de transmisión de 2014 el antiguo CDEC-SIC incorporó en su plan el reemplazo de interruptores en Charrúa y Alto Jahuel.

Alfredo Cárdenas, subgerente de Planificación de Transelec, señala que entre 2015 y 2017 en Transelec se continuó analizando este tema, donde destaca “la contratación de consultoría internacional para evaluar alternativas de solución que permitieran restringir los altos niveles de cortocircuito”.

Otras opciones planteadas por la compañía se enmarcan en la presentación de una propuesta técnica formal al plan de expansión de la transmisión y la formación de una mesa de trabajo con el Coordinador Eléctrico Nacional “para analizar de forma conjunta cómo resolver la problemática de los elevados niveles de cortocircuito, en el corto, mediano y largo plazo”.

Cárdenas indica que también se abordó este tema en una Jornada Técnica del comité chileno del Cigré −que se realizó en octubre del año pasado− donde Alexis Santander, ingeniero del Departamento de Planificación Eléctrica del Coordinador Eléctrico Nacional, señaló que las medidas de acción que se pueden tomar como soluciones de largo plazo ante cortocircuitos apuntan a “normalizar los interruptores” dentro de las subestaciones, cuando vean sobrepasada su capacidad de ruptura.

Otra medida es “reducir el acoplamiento del sistema”, a través de la desconexión temporal o permanente de algunas líneas de la subestación, además de instalar reactores en serie, back to back y de tecnología HDVC (Corriente Continua de Alta Tensión).

La preocupación es compartida por Alfredo Cárdenas, quien señala que existen varias alternativas que pueden ser aplicadas para reducir los niveles de cortocircuito, “entre las que se incluyen reemplazar el equipamiento existente, efectuar modificaciones operacionales o instalar equipamiento específico basado en la tecnología existente para limitar la corriente de cortocircuito”.

“Si nos centramos en el último grupo, la alternativa que permite reducir los niveles de cortocircuito de manera eficiente, desde el punto de vista técnico y económico, corresponde a los reactores limitadores de corriente (Current Limiting Reactor). En términos simples, lo que hace este equipo es aumentar la reactancia equivalente para generar una reducción en la máxima corriente que circula por un determinado tramo”, agrega el ejecutivo.

Cárdenas sostiene que si bien existen otras tecnologías activas basadas en electrónica de potencia, “las que se pueden utilizar para reducir de manera efectiva el aporte al cortocircuito, el costo de implementación es demasiado elevado”, mencionando soluciones como HVDC y limitadores de corriente durante una falla, entre otros.

El ejecutivo concluye que también es necesario “revisar y adecuar la normativa vigente, en particular la metodología para calcular el cortocircuito que establece la Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio”.

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