Cahora-Bassa (anteriormente escrito Cabora Bassa ) es una línea de transmisión de energía HVDC bipolar separada entre la central hidroeléctrica de Cahora Bassa en la presa de 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 DC y 1800 Amperios . [1] Se utilizan válvulas de tiristores , que a diferencia de la mayoría de otros esquemas HVDC están montados 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 se construye principalmente como líneas monopolares con 1 kilómetro (0,62 millas) de separación. En caso de falla de una sola línea, es posible la transmisión con potencia reducida a través del polo sobreviviente y el retorno a través de la tierra.
Cahora-Bassa estuvo fuera de servicio entre 1985 y 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 ordenado con válvulas de tiristores, aunque su operación se retrasó. También fue el primer esquema HVDC operativo en África, y el primero en cualquier parte del mundo en operar por encima de 500 kV. También hubo que superar importantes obstáculos comerciales, que culminaron en audiencias en un Tribunal de Arbitraje Internacional con sede en Lisboa , en 1988.
Tras un proceso de renovación, [2] el sistema volvió a ponerse en funcionamiento comercial en octubre de 1997. [3] Entre 2006 y 2009, las válvulas de tiristores de la estación convertidora Apollo se sustituyeron por válvulas de tiristores refrigeradas por agua más modernas. [4]
El proyecto de transmisión Cahora-Bassa fue una empresa conjunta de las dos empresas eléctricas, Electricity Supply Commission (ESCOM, como se la conocía antes de 1987), más tarde Eskom , Johannesburgo, Sudáfrica e Hidroelectrica de Cahora Bassa (HCB), una empresa propiedad en un 15% del gobierno de Portugal y en un 85% de 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 . Brown Boveri posteriormente pasó a formar parte de ABB y AEG posteriormente pasó a formar parte de Alstom .
Los acuerdos comerciales también incluían a Electricidade de Moçambique (EDM), que se abastecía desde Cahora Bassa a través de un acuerdo de transporte con Eskom. En efecto, Eskom abastecía al sur de Mozambique ( Maputo ) desde el entonces Transvaal Oriental a 132 kV y las ventas se deducían del suministro de HCB a Eskom. El acuerdo tripartito se suspendió por fuerza mayor cuando la línea desde Cahora Bassa no estuvo disponible en la década de 1980.
El sistema se puso en funcionamiento en tres etapas, comenzando en marzo de 1977 con cuatro puentes de seis pulsos , y en pleno funcionamiento con 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 rectificadora, hasta la estación convertidora de 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 solo conductor de tierra de 117 milímetros cuadrados (231 kcmil). Hay aproximadamente 7.000 torres con una envergadura media de 426 metros (466 yardas).
La longitud máxima es de 700 metros (770 yardas) y se utilizan torres reforzadas. La conexión a tierra para el funcionamiento unipolar se realiza mediante electrodos de grafito enterrados en cada estación. La línea de CC tiene reactores de suavizado y condensadores de protección contra sobretensiones 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 a una altitud tan baja que el área debajo de la línea no se puede caminar y está cercada [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 su inicio. Inusualmente, las válvulas de tiristores están montadas al aire libre. En la instalación original estaban llenas de aceite tanto para refrigeración como para aislamiento eléctrico. El único otro esquema 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, formando 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 fines de la década de 1960, cuando los únicos tiristores disponibles en ese momento eran, según los estándares actuales, pequeños y tenían una capacidad nominal de solo 1,6 kV cada uno. [2] En la primera fase del proyecto (4 puentes en cada extremo), cada válvula contenía 280 de estos tiristores en serie con dos en paralelo [1] , la mayor cantidad jamás utilizada 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 (una cantidad aún elevada para los estándares modernos) y dos en paralelo. Como resultado, cada estación convertidora contenía un total de 22.656 tiristores.
Los tiristores también tenían una capacidad deficiente para soportar sobrecorrientes transitorias, por lo que otra característica inusual del esquema era 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 con los armónicos 5, 7, 11 y 13 de la fuente de alimentación de 50 Hz, aproximadamente 195 MVAr en Apollo y 210 MVAr en Songo.
Hay dos estaciones repetidoras PLC : una en Gamaboi en Sudáfrica y otra en Catope en Mozambique.
Tras el fin de la guerra civil en 1992, uno de los muchos efectos de esa década de conflicto fue el daño a las líneas de transmisión de alta tensión de CC. Casi todas las 4.200 torres de transmisión ubicadas en los 893 kilómetros (555 millas) de línea en Mozambique necesitaban ser reemplazadas o renovadas. Este trabajo se inició en 1995 y tardó hasta fines de 1997 en completarse. [3] El sistema recuperó su capacidad de transmisión de energía total en 1998.
Posteriormente, Eskom ha comenzado a suministrar electricidad a Mozambique a 400 kV, en condiciones similares a las del contrato de transporte original, desde la central eléctrica de Arnot en Mpumalanga , a través de Suazilandia . El objetivo principal de esta infraestructura es proporcionar suministros de electricidad a granel a la fundición de aluminio de Mozal, operada por BHP .
El Memorándum de Entendimiento, firmado el 2 de noviembre de 2007, significa que Mozambique estará a partir de finales de 2007 a cargo de un proyecto ubicado en su territorio pero sobre el cual no tenía control durante los últimos 30 años debido a obligaciones contractuales con Portugal.
El nuevo acuerdo otorga a Mozambique el 85 por ciento del proyecto hidroeléctrico de Cahora Bassa (HCB), mientras que Portugal conservará solo 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 Pool Energético de África Meridional.
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, obligando al gobierno portugués a pagar alrededor de 2.500 millones de dólares de su bolsillo para repararla.
En 2006, ABB obtuvo un contrato para reemplazar las válvulas de tiristores en la estación Apollo. [4] Se mantuvo el concepto de montaje al aire libre, pero cada una de las nuevas carcasas contiene un puente completo de seis pulsos en lugar de solo dos válvulas, y las válvulas de tiristores de reemplazo son de un diseño más convencional aislado por aire y refrigerado por agua que utiliza tiristores de 125 mm y 8,5 kV. 36 de estos tiristores están conectados en serie en cada válvula, sin conexión en paralelo, y las nuevas válvulas son capaces de una actualización posterior a 600 kV, 3300 A. Al mismo tiempo, se reemplazaron los filtros de CA.
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