Operación dinámica de líneas de transmisión

Por: MIE Ana Victoria Tarín Santiso*

La Estrategia Nacional de Energía 2013-2027 reconoce que uno de los retos para el sector eléctrico es incrementar la capacidad y la eficiencia del sistema de transmisión, por lo que la implementación de Redes Eléctricas Inteligentes representa una oportunidad de reforzar enlaces de transmisión para el intercambio de energía eléctrica entre regiones, así como la oportunidad de aplazar la instalación de nueva generación y de nueva capacidad de transmisión.

Pese a que se pretende incrementar la capacidad y la eficiencia del sistema de transmisión, se ha identificado un problema en la operación tradicional de los sistemas de potencia: las líneas de transmisión limitadas térmicamente son operadas de manera conservadora, lo que resulta en un nivel de utilización típicamente inferior a su capacidad máxima de transmisión. Estos límites térmicos están regidos por la necesidad de mantener una separación entre las líneas de transmisión y el piso; como resultado de esta restricción, es posible introducir un concepto importante: ampacidad[i].

Es así como este problema da pie a la primera evaluación del potencial con el que cuenta el Sistema Eléctrico Nacional para incrementar de manera dinámica la capacidad de las líneas de transmisión. Esta evaluación fue realizada dentro de los trabajos de investigación del proyecto Laboratorio Binacional para la Gestión Inteligente de la Sustentabilidad Energética y la Formación Tecnológica y dio lugar a la tesis titulada “Assessment of the opportunities for integrating a Dynamic Line Rating System in the Mexican National Electric Grid”, desarrollada por la M. en C. Ana Victoria Tarín Santiso bajo la asesoría de los doctores en ciencias Oliver Matthias Probst Oleszewski y Armando Rafael Llamas Terrés.

El trabajo de investigación realizado se basó en la implementación del Estándar de la IEEE 738-2012, el cual describe como la ampacidad de las líneas de transmisión está relacionada con las condiciones ambientales. El estándar está fundamentado en el balance térmico de los conductores, determinando un equilibrio entre el calor absorbido y disipado, siendo las variables más significativas la velocidad y dirección del viento, la radiación solar y la temperatura ambiente.

Las ampacidades propuestas por los fabricantes de conductores son calculadas con condiciones ambientales muy conservadoras, estableciendo con ello la capacidad estática de las líneas de transmisión limitadas térmicamente. Sin embargo, las condiciones ambientales no son estáticas, por ende, la capacidad de las líneas de transmisión tampoco lo es; cuando las condiciones ambientales son favorables las líneas de transmisión operan con un bajo nivel de utilización. Se tiene entonces que un incremento en la capacidad del sistema de transmisión puede lograrse monitoreando en tiempo real las condiciones ambientales.

Un sistema de monitoreo en tiempo real de la capacidad de las líneas de transmisión ofrece la oportunidad de eliminar el riesgo de exceder la capacidad de la red cuando las condiciones ambientales no son favorables y permite, cuando es posible, incrementar la capacidad de transmisión, pudiendo resultar en un óptimo despacho económico y en un mejor manejo de la red ante contingencias.

Este tema tiene especial relevancia ya que representa una opción de bajo costo para el mejor aprovechamiento de la infraestructura de transmisión existente, reducir problemas de congestión, reducir el costo total de la generación de electricidad e incluso evitar cortes de carga rotatorios por falta de capacidad de transmisión.

En el apartado de proyectos de Redes Eléctricas Inteligentes candidatos a ser desarrollado por parte del CENACE publicado en septiembre 2017 por la Secretaría de Energía, propone realizar una investigación sobre la factibilidad del uso de límites dinámicos en líneas de transmisión del Sistema Eléctrico Nacional, siendo entonces este proyecto de investigación una primera respuesta a la necesidad expuesta por la SENER.

En este enlace se puede descargar un resumen de esta investigación: RESUMEN y la tesis completa puede ser consultada en el siguiente repositorio: https://repositorio.itesm.mx/handle/11285/628031 

* Ana Victoria Tarín Santiso obtuvo con mención honorífica de excelencia los grados de Maestro en Ciencias en Ingeniería Energética por el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM) y de Ingeniero Eléctrico por el Instituto Tecnológico de Ciudad Juárez (ITCJ). Actualmente es Ingeniera de Desarrollo de Proyectos en Oak Creek Energy de México, empresa especializada en el desarrollo de proyectos de energía renovable. Trabajó dos años en Robert Bosch en el ámbito de prueba eléctrica a equipos, cuenta además con tres años de experiencia docente ya que formó parte del Departamento de Ingeniería Eléctrica del ITCJ.

[i] Este término se define como la máxima corriente que puede circular por un conductor y está limitada por una temperatura máxima que permite se cumplan criterios de diseño y seguridad, así como la integridad mecánica del conductor.