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 retorno por mar o tierra para la corriente neutra de CC, ya que esto es considerablemente más barato que proporcionar un conductor de retorno metálico dedicado en un alambre o 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 cause corrosión en las partes de la estación en contacto con la tierra.
La conexión a tierra requiere un electrodo de tierra (o electrodo de tierra ) especialmente diseñado. [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 de línea conmutada (LCC) bipolares basados en tiristores como un medio para mejorar la confiabilidad de todo el sistema y al mismo tiempo reducir el voltaje de CC y las ondulaciones de corriente. En caso de que uno de los polos del sistema bipolar tenga 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 cause un corte bipolar. Por lo general, estas rutas de retorno a tierra solo se utilizan durante períodos muy cortos hasta que el poste fallado pueda volver a ponerse en servicio. La corriente de tierra en tales esquemas puede fluir en cualquier dirección, por lo que los electrodos deben diseñarse para que sean reversibles y funcionen como ánodo o cátodo . Con respecto a los sistemas HVDC con convertidor de fuente de voltaje (VSC), la razón principal para usar configuraciones bipolares, especialmente cuando los voltajes de CC de polo a polo se acercan a 1 MV, es porque cuando una línea falla en un sistema HVDC monopolar , la fase de CA Los voltajes a tierra experimentan voltajes máximos dos veces mayores que 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 alta tensión; sin embargo, dado que la corriente de tierra es sólo unidireccional, uno de los electrodos (el cátodo) puede tener un diseño más simple ya que la corrosión no es un problema para los electrodos del cátodo.
La tensión de funcionamiento del cable de electrodos suele estar en el rango de aprox. 10-20kV (rango de media tensión). [5]