Impacto de la línea Kimal–Lo Aguirre en el SEN y la resonancia en el sistema AC
1. Una línea de corriente continua en un sistema aislado
La línea Kimal–Lo Aguirre no es simplemente “otra línea más” dentro del
Sistema Eléctrico Nacional (SEN): sería la primera línea de corriente continua (CC)
construida en Chile, con características muy particulares:
- Longitud aproximada de 1500 km.
- 2686 torres de unos 80 m de altura.
- Las torres no son subestaciones: no alimentan consumos intermedios ni mejoran la calidad de suministro regional.
En los extremos (Antofagasta y Santiago) se instalarán gigantescos convertidores CC/CA
que serán el único punto de acoplamiento entre la línea en corriente continua y la red de corriente alterna (CA).
Toda la energía que circule por la línea CC deberá pasar por esos convertidores para integrarse al SEN.
El SEN es un sistema aislado, sin interconexiones fuertes con otros países de la región que
puedan ayudar a amortiguar perturbaciones. Esto significa que cualquier problema dinámico o de calidad de potencia
asociado a la línea Kimal–Lo Aguirre se absorberá completamente dentro de Chile.
2. Convertidores HVDC y resonancia en el sistema AC
Los convertidores de una línea HVDC (ya sean de tecnología clásica de tiristores o modular multinivel)
no son elementos neutros para la red de CA. Entre sus efectos más relevantes están:
- La inyección de armónicas de tensión y corriente.
- El consumo o generación de potencia reactiva, que obliga a instalar:
- bancos de condensadores,
- reactores,
- y filtros sintonizados (3ª, 5ª, 7ª armónica, etc.).
La combinación de la inductancia de líneas, transformadores y reactores con la capacitancia de cables,
bancos de condensadores y filtros, junto con la fuente activa de armónicas que representan los convertidores,
crea condiciones propicias para fenómenos de resonancia en el sistema AC.
3. Resonancia y corrientes armónicas peligrosas
Cuando se produce resonancia serie o paralela a una determinada frecuencia armónica
(por ejemplo, 3ª o 5ª armónica):
- La impedancia vista por esa armónica puede volverse muy baja (resonancia serie) o muy alta (resonancia paralela).
- En el caso de resonancia serie, las corrientes armónicas quedan limitadas prácticamente solo por la resistencia óhmica de conductores y equipos.
Esto implica que, en condiciones desfavorables,
las corrientes por resonancia a la 3ª y 5ª armónica, limitadas solo por la resistencia óhmica,
pueden ser mayores que las corrientes de cortocircuito en ciertos elementos del sistema.
Las consecuencias pueden ser graves:
- Sobrecorrientes y sobrecalentamientos en transformadores, cables y barras.
- Fallas prematuras en bancos de condensadores y filtros sintonizados (explosión de capacitores, daños en reactores).
- Disparos intempestivos de protecciones por corrientes y tensiones distorsionadas.
- Aumento significativo de la distorsión armónica de tensión (THDv) en redes de transmisión y distribución.
4. Impacto en cargas industriales y residenciales
La interacción entre los convertidores HVDC y la red AC no queda confinada a las subestaciones terminales:
se refleja en toda la red y termina afectando las cargas industriales y residenciales conectadas al SEN.
4.1 Cargas industriales
- Motores de inducción: aumento de pérdidas, sobrecalentamiento, vibraciones y reducción de vida útil.
- Variadores de velocidad, UPS y otra electrónica de potencia:
- sobretensiones en el bus DC,
- disparos aleatorios de protecciones,
- paradas de proceso y pérdidas de producción.
- Bancos de capacitores para factor de potencia:
- son puntos naturales de concentración de resonancia,
- pueden sufrir sobrecorrientes severas y fallas catastróficas.
4.2 Cargas residenciales
- Mayor THDv en redes de baja tensión.
- Sobrecalentamiento del conductor neutro por corrientes de 3ª armónica en redes trifásicas 4 hilos.
- Fallas prematuras en fuentes conmutadas de equipos electrónicos (TV, computadores, cargadores, etc.).
- Problemas en luminarias LED y otros equipos sensibles.
- Flicker, parpadeos y “microcortes” que el usuario percibe como mala calidad de servicio.
5. SEN aislado + HVDC: un sistema más frágil si no se diseña con extremo cuidado
En sistemas interconectados regionalmente (como parte de Europa), las distorsiones armónicas y resonancias
pueden diluirse en una red muy extensa y con alta presencia de maquinas rotatorias. En cambio, el SEN chileno es más pequeño y está aislado,
por lo que una sola línea HVDC de gran capacidad, inyectando y extrayendo potencia en dos nodos críticos,
puede transformarse en un actor dominante en la dinámica del sistema.
Cualquier error de diseño en:
- filtros armónicos,
- estrategias de compensación reactiva,
- coordinación de protecciones,
- o control de los convertidores,
puede traducirse en:
- Riesgos elevados de colapsos regionales o apagones sistémicos.
- Deterioro progresivo de la calidad de potencia en todo el SEN.
- Necesidad de nuevas inversiones muy costosas en compensación y filtrado, cuyo costo final se traslada a las tarifas.
6. Conexión con el paradigma alternativo
En este contexto, la línea Kimal–Lo Aguirre ilustra el choque entre dos visiones:
-
El paradigma tradicional, que apuesta por grandes autopistas de energía en alta tensión
y líneas de corriente continua de miles de kilómetros, con efectos complejos sobre la estabilidad y la calidad de potencia.
-
El paradigma alternativo, que prioriza la generación distribuida y el almacenamiento local,
operando la transmisión a Mínima Potencia Estable (MPE) y utilizando la red como
malla de resiliencia, no como tubo forzado de energía.
La pregunta estratégica para el SEN es clara:
¿seguiremos invirtiendo miles de millones en una línea CC de 1500 km con 2686 torres que no alimentan a ningún consumo regional intermedio y que pueden agravar los problemas de calidad de potencia, o redirigiremos esos recursos a fortalecer la autonomía energética regional, con generación y almacenamiento cerca de las cargas y una transmisión operando como seguro de respaldo?