En algunos sistemas de transmisión de energía de corriente continua de alto voltaje (HVDC) se utiliza una línea de electrodos para conectar las estaciones convertidoras a electrodos de tierra distantes . Muchos sistemas HVDC de larga distancia utilizan un retorno por mar o tierra para la corriente neutra de CC, ya que esto es considerablemente más económico que proporcionar un conductor de retorno metálico dedicado en un cable aéreo. El electrodo de tierra está separado de la estación convertidora para que la corriente que regresa a través del electrodo de tierra no provoque corrosión en las partes de la estación que están en contacto con la tierra.
La conexión a tierra requiere un electrodo de tierra especialmente diseñado (o electrodo de tierra ). [1] [2] El electrodo suele estar ubicado a varias decenas de kilómetros de la estación convertidora para evitar posibles problemas o corrosión en el sistema de puesta a tierra de la estación convertidora. [3] La línea de electrodos conecta la estación convertidora con el electrodo de puesta a tierra. La línea de electrodos se puede implementar, dependiendo de la ubicación del electrodo (en tierra o en el mar), como cables de tierra, como línea aérea o como una combinación de cable de tierra y línea aérea.
Los electrodos HVDC se utilizan en la mayoría de los sistemas de transmisión HVDC de convertidores conmutados por línea (LCC) basados en tiristores bipolares como un medio para mejorar la confiabilidad de todo el sistema y, al mismo tiempo, reducir las ondulaciones de corriente y voltaje de CC. En el caso de que uno de los polos del sistema bipolar presente una falla, la ruta de corriente cambiará a retorno a tierra, lo que permitirá que el sistema continúe operando a capacidad reducida y reducirá la posibilidad de que una falla en un polo provoque una interrupción del servicio bipolar. Por lo general, estas rutas de retorno a tierra solo se utilizan durante períodos muy breves hasta que el polo averiado pueda volver a funcionar. La corriente de tierra en estos esquemas puede fluir en cualquier dirección, por lo que los electrodos deben diseñarse para que sean reversibles y funcionen como ánodo o cátodo . En lo que respecta a los sistemas HVDC con convertidor de fuente de voltaje (VSC), la razón principal para utilizar configuraciones bipolares, especialmente cuando los voltajes de CC de polo a polo se acercan a 1 MV, es porque cuando falla una línea en un sistema HVDC monopolar , los voltajes de fase a tierra de CA experimentan voltajes pico del doble de los del funcionamiento normal, lo que requiere el doble de aislamiento galvánico que se necesita para el funcionamiento normal.
Los electrodos HVDC también se utilizan en algunos sistemas HVDC monopolares , por ejemplo, el esquema Italia-Córcega-Cerdeña . [4] En tales sistemas, la línea de electrodos transporta permanentemente la misma corriente que el conductor de alto voltaje; sin embargo, como la corriente de tierra es solo unidireccional, uno de los electrodos (el cátodo) puede tener un diseño más simple, ya que la corrosión no es un problema para los electrodos de cátodo.
La tensión de funcionamiento de la línea de electrodos suele estar en el rango de aproximadamente 10-20 kV (rango de tensión media). [5]