Cahora-Bassa (anteriormente escrita Cabora Bassa ) es una línea de transmisión de energía HVDC bipolar separada entre la estación de generación hidroeléctrica Cahora Bassa en la presa Cahora Bassa en Mozambique y Johannesburgo , Sudáfrica .
El sistema fue construido entre 1974 y 1979 y puede transmitir 1920 megavatios a un nivel de voltaje de 533 kilovoltios CC y 1800 amperios . [1] Se utilizan válvulas de tiristor que, a diferencia de la mayoría de los otros esquemas HVDC, se montan al aire libre y no en una sala de válvulas . Las válvulas están agrupadas en ocho puentes de seis pulsos de 133 kV en serie en cada extremo. La línea eléctrica de 1.420 kilómetros (880 millas) de largo atraviesa un terreno inaccesible, por lo que está construida principalmente como líneas monopolares a 1 kilómetro (0,62 millas) de distancia. En caso de fallo de una sola línea, es posible la transmisión con potencia reducida a través del polo superviviente y el retorno a través de la tierra.
Cahora-Bassa estuvo fuera de servicio de 1985 a 1997 debido a la Guerra Civil de Mozambique en la región. El proyecto estuvo plagado de desafíos tecnológicos, el más notable de los cuales fue la adopción de dispositivos de rectificación de estado sólido en una instalación comercial a gran escala. Las válvulas de arco de mercurio habían sido el estándar de facto para HVDC hasta ese momento. Cahora Bassa fue el primer esquema HVDC encargado con válvulas de tiristores, aunque su funcionamiento se retrasó. También fue el primer esquema HVDC operativo en África y el primero en el mundo en operar por encima de 500 kV. También hubo que superar importantes obstáculos comerciales, que culminaron en audiencias ante un Tribunal de Arbitraje Internacional con sede en Lisboa , en 1988.
Tras un ejercicio de renovación, [2] el plan volvió a ponerse en funcionamiento comercial en octubre de 1997. [3] Entre 2006 y 2009, las válvulas de tiristores de la estación convertidora Apollo fueron reemplazadas por válvulas de tiristores más modernas refrigeradas por agua. [4]
El proyecto de transmisión Cahora-Bassa fue una empresa conjunta de dos empresas eléctricas, la Comisión de Suministro de Electricidad (ESCOM, como se la conocía antes de 1987), más tarde Eskom , Johannesburgo, Sudáfrica, y la Hidroeléctrica de Cahora Bassa (HCB), una empresa propiedad de el 15% por el gobierno de Portugal y el 85% por Mozambique . El equipo fue construido y suministrado por ZAMCO, que era un consorcio de AEG - Telefunken JV, Brown Boveri Company y Siemens AG de Alemania . Posteriormente, Brown Boveri pasó a formar parte de ABB y AEG pasó a formar parte de Alstom .
Los acuerdos comerciales también incluyeron a Electricidade de Moçambique (EDM), que se abasteció de Cahora Bassa a través de un acuerdo con Eskom. Efectivamente, Eskom suministró el sur de Mozambique ( Maputo ) desde el entonces Transvaal Oriental a 132 kV y las ventas se dedujeron del suministro de HCB a Eskom. El acuerdo tripartito fue suspendido por fuerza mayor cuando la línea de Cahora Bassa no estuvo disponible en los años 1980.
El sistema se puso en servicio en tres etapas a partir de marzo de 1977 con cuatro puentes de seis pulsos , y en pleno funcionamiento de ocho puentes el 15 de marzo de 1979.
La línea eléctrica va desde la estación convertidora de Songo , que está cerca de la central hidroeléctrica y normalmente funciona como rectificador, hasta la estación convertidora Apollo cerca de Johannesburgo, que normalmente funciona como inversor. Cada una de las torres de acero autoportantes a lo largo de la ruta lleva dos haces de cuatro cables de 565 milímetros cuadrados (1120 kcmil ) y un único conductor de puesta a tierra de 117 milímetros cuadrados (231 kcmil). Hay aproximadamente 7.000 torres con una luz promedio de 426 metros (466 yardas).
La luz máxima es de 700 metros (770 yardas) utilizando torres reforzadas. El retorno a tierra para funcionamiento unipolar se realiza mediante electrodos de grafito enterrados en cada estación. La línea CC cuenta con reactores de suavizado y condensadores pararrayos en cada estación.
Al noreste de la estación convertidora Apollo, los polos de HVDC Cahora Bassa cruzan varias líneas de CA de 400 kV en 25°54'58"S 28°16'46"E respectivamente 25°54'57"S 28°16'51"E de tal manera baja altitud, por lo que el área debajo de la línea no es transitable y está vallada [1].
Las dos líneas se denominan Zeus y Apolo respectivamente.
Cahora Bassa fue uno de los primeros esquemas HVDC construidos con válvulas de tiristores desde sus inicios. Inusualmente, las válvulas de tiristores están montadas en el exterior. En la instalación original estaban llenos de aceite tanto para refrigeración como para aislamiento eléctrico. El único otro sistema HVDC en el mundo equipado de esta manera desde el principio fue la primera fase (ahora fuera de servicio) del convertidor de frecuencia Shin Shinano en Japón . Cada tanque de válvulas contiene dos válvulas, que forman una válvula doble que conecta los dos terminales de CC a un transformador convertidor monofásico de dos devanados . Cada puente de seis pulsos contiene tres de estos tanques y, por lo tanto, cada estación contiene 24 válvulas dobles.
El trabajo de desarrollo de las válvulas de tiristores comenzó a finales de la década de 1960, cuando los únicos tiristores disponibles en ese momento eran, según los estándares actuales, pequeños y tenían una potencia nominal de sólo 1,6 kV cada uno. [2] En la primera fase del proyecto (4 puentes en cada extremo), cada válvula contenía 280 tiristores de este tipo en serie con dos en paralelo [1] , el mayor número jamás utilizado en una sola válvula HVDC.
Las fases 2 y 3 utilizaron tiristores mejorados con una potencia nominal de 2,4 kV cada uno y solo requirieron 192 en serie por válvula (todavía una gran cantidad para los estándares modernos) con dos en paralelo. Como resultado, cada estación convertidora contenía un total de 22.656 tiristores.
Los tiristores también tenían poca capacidad de sobrecorriente transitoria, por lo que otra característica inusual del esquema fue la existencia de desviadores de sobrecorriente entre las válvulas y los transformadores, aunque estos fueron posteriormente desmantelados en la estación Apollo. [2]
En cada estación se instalan filtros de CA sintonizados a los armónicos 5.º, 7.º, 11.º y 13.º de la fuente de alimentación de 50 Hz, aproximadamente 195 MVAr en Apollo y 210 MVAr en Songo.
Hay dos estaciones repetidoras de PLC : una en Gamaboi en Sudáfrica y otra en Catope en Mozambique.
Después de que terminó la guerra civil en 1992, uno de los muchos efectos de la década de conflicto fue el daño a las líneas de transmisión HVDC. Casi todas las 4200 torres de líneas de transmisión ubicadas en los 893 kilómetros (555 millas) de línea en Mozambique debían ser reemplazadas o renovadas. Este trabajo se inició en 1995 y tardó hasta finales de 1997 en completarse. [3] El sistema fue restaurado a su plena capacidad de transmisión de energía en 1998.
Posteriormente, Eskom inició el suministro de electricidad a Mozambique a 400 kV, en términos similares al acuerdo original, desde la central eléctrica de Arnot en Mpumalanga , a través de Suazilandia . El objetivo principal de esta infraestructura es proporcionar suministro de electricidad a granel a la fundición de aluminio Mozal operada por BHP .
El Memorando de Entendimiento, firmado el 2 de noviembre de 2007, significa que Mozambique estará a finales de 2007 a cargo de un proyecto situado en su territorio pero sobre el cual no tenía control desde hace 30 años debido a obligaciones contractuales con Portugal.
El nuevo acuerdo otorga a Mozambique el 85 por ciento del proyecto hidroeléctrico Cahora Bassa (HCB), mientras que Portugal retendrá sólo el 15 por ciento. El proyecto tiene capacidad para producir 2.000 megavatios de electricidad y es uno de los principales proveedores de energía del Southern African Power Pool.
Sin embargo, Mozambique tendrá que pagar 950 millones de dólares al gobierno portugués como compensación por la reconstrucción y el mantenimiento de la presa después de la guerra civil.
La guerra civil provocó graves daños a la infraestructura de transmisión, lo que obligó al gobierno portugués a pagar alrededor de 2.500 millones de dólares de su bolsillo para repararla.
En 2006, ABB obtuvo un contrato para sustituir las válvulas de tiristores de la estación Apollo. [4] Se mantuvo el concepto de montaje en exteriores, pero cada una de las nuevas carcasas contiene un puente completo de seis pulsos en lugar de solo dos válvulas, y las válvulas de tiristor de reemplazo tienen un diseño más convencional, aislado por aire y enfriado por agua, con válvulas de 125 mm, 8,5 tiristores kV. 36 de estos tiristores están conectados en serie en cada válvula, sin conexión en paralelo, y las nuevas válvulas pueden actualizarse posteriormente a 600 kV, 3300 A. Al mismo tiempo, se reemplazaron los filtros de CA.
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