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Efectos en la Red
bull Fortaleza de la red
bull Fluctuaciones de
tensioacuten
bull Flicker
bull Armoacutenicos
Fortaleza de la Red
bull Conexioacuten a la red ndash VS = Tensioacuten de la red
en el punto de conexioacuten (POC)
ndash VG = Tensioacuten del generador
ndash R = Resistencia de la liacutenea de transmisioacuten
ndash X = Reactancia de la liacutenea de transmisioacuten
bull Corriente de falla (A)
bull Fortaleza de la red (Var)
VSVG
R X
Distribution
system
Transmission
system
2122 XR
VI S
F
SFVIM
Este punto considera Flujo de carga en la red eleacutectrica Anaacutelisis de transitorios de conexioacuten y fallas Intercambio de energiacutea con la red
El anaacutelisis del comportamiento de la red eleacutectrica ante la conexioacuten de un aerogenerador debe considerar posibles perturbaciones al sistema eleacutectrico existente o hacia la misma instalacioacuten lo que motivariacutea mayor mantenimiento de la unidad
Calidad de suministro La finalidad de un sistema eleacutectrico de potencia es producir transportar
y distribuir a los consumidores energiacutea eleacutectrica manteniendo los
paraacutemetros dentro un rango definido Sus principales paraacutemetros son la
tensioacuten la frecuencia y la forma sinusoidal Debido a la estructura del
sistema eleacutectrico y a fenoacutemenos fiacutesicos externos es imposible mantener
estos paraacutemetros dentro de un rango definido la tensioacuten estaacute sometida
a variaciones debido a la energiacutea reactiva consumida al mismo tiempo
el consumidor puede experimentar perturbaciones eleacutectricas como
huecos de tensioacuten interrupciones etc la frecuencia en
cambio depende del equilibrio entre la potencia activa generada y
consumida A parte de estos fenoacutemenos se debe considerar la
existencia de cargas no lineales cada vez maacutes presentes en la red que
generan armoacutenicos y flicker provocando la distorsioacuten de la onda
sinusoidal En global se puede caracterizar el suministro con los
siguientes paraacutemetros seguacuten las normas vigentes
1048707 Frecuencia
1048707 Amplitud de la tensioacuten suministrada
1048707 Variaciones de la tensioacuten suministrada
1048707 Variaciones raacutepidas de tensioacuten
1048707 Huecos de tensioacuten
1048707 Interrupciones breves de la tensioacuten suministrada
1048707 Interrupciones largas de la tensioacuten suministrada
1048707 Sobretensiones temporales en la red entre fases y tierra
1048707 Sobretensiones transitorias entre fases y tierra
1048707 Desequilibrio de la tensioacuten suministrada
1048707 Tensiones armoacutenicas
1048707 Tensiones interarmoacutenicas
1048707 Sentildeales de transmisioacuten de informacioacuten por la red
En los sistemas eleacutectricos que integran turbinas eoacutelicas pueden ser eacutestas
las que emitan perturbaciones a la red o ser las mismas susceptibles a
estas perturbaciones provenientes de la red
Interaccioacuten de la generacioacuten eoacutelica en el flujo de
potencia estaacutetico Ya se ha introducido antes que la incorporacioacuten de la generacioacuten eoacutelica a
gran escala en el sistema eleacutectrico de distribucioacuten significa un cambio
substancial en el disentildeo de las redes
Anteriormente el sistema estaba disentildeado para que el flujo de potencia
evolucionara desde el sistema de transporte a traveacutes del sistema de
distribucioacuten hasta el nivel de baja tensioacuten Hoy en diacutea el flujo de potencia
puede invertirse debido a una sobreproduccioacuten en el nivel de
distribucioacuten
El voltaje en los terminales de la turbina seraacute
El ∆U seraacute
En la siguiente graacutefica se muestra la dependencia de la profundidad del
hueco de tensioacuten con aacutengulo de fase de la impedancia de red durante el
arranque de un aerogenerador Se observa faacutecilmente la dependencia de
dicho aacutengulo con la profundidad y la duracioacuten del hueco
Para normalizar la caiacuteda de tensioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito de
la red y la potencia nominal del aerogenerador se ha introducido un factor
de variacioacuten de tensioacuten ku que se calcula de la siguiente manera
La siguiente graacutefica muestra la dependencia del factor de variacioacuten de ku
tensioacuten con el aacutengulo de fase de la impedancia La maacutexima variacioacuten de
tensioacuten se obtiene en un rango de 0deg hasta 25deg y de 80deg hasta 90deg en el
arranque a la
velocidad de corte
del
aerogenerador En
el rango de 30deg
hasta 75deg el
arranque para la
velocidad de
arranque da
importantes
valores de
factores de ku
La fluctuacioacuten de tensioacuten puede ser senoidal o rectangular
siendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que corresponde
A la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuente
de energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacuten
Pitch
La operacioacuten de conexioacuten y desconexioacuten en un parque eoacutelico puede
generar variaciones de tensioacuten con una frecuencia cerca del rango de
frecuencia de flicker Para cuantificar el impacto del flicker durante la
operacioacuten de conexioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito y la potencia
nominal del generador se ha establecido un factor de flicker de arranque
Flicker en funcionamiento continuo
La generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento
continuo es causada por
1048707 La variacioacuten del viento estocaacutestico el espectro de potencia de viento
contiene una variacioacuten de 10 con una frecuencia entre 1 hasta 10 Hz
esta variacioacuten puede transmitirse a la potencia eleacutectrica generada
1048707 La variacioacuten del viento debido a raacutefagas de viento la amplitud de las
raacutefagas puede alcanzar 20 de la velocidad media con una duracioacuten
hasta 30s
1048707 Efecto sombra de las torres las torres provocan el efecto sombra
cada vez que una pala pasa a estar alineada con la torre el par medio
disminuye hasta un 30 con una frecuencia de 1-15 Hz
1048707 Las diferentes contribuciones del viento a lo largo de las palas
puesto que la velocidad de viento puede variar entre la punta maacutes baja y
la punta maacutes alta de las palas pudiendo causar una fluctuacioacuten de par
con una frecuencia de 03-05 Hz y una amplitud de algunos porcentajes
del par nominal
1048707 Oscilaciones en el sistema mecaacutenico
1048707 Intensidades y tensiones armoacutenicas del convertidor de frecuencia
Todos estos fenoacutemenos causan variaciones de la potencia activa
generada por el parque eoacutelico y por tanto provocan unas variaciones de
tensioacuten en el rango de frecuencias donde aparece el flicker Ademaacutes la
emisioacuten de flicker depende otra vez de factores externos como la
potencia de cortocircuito y el aacutengulo de fase de la impedancia
Velocidad de viento y potencia activa de un aerogenerador
Efecto de atenuacioacuten de las variaciones de tensioacuten en
parques eoacutelicos con el aumento del nuacutemero de
aerogeneradores
Fluctuaciones de Tensioacuten bull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVar ndash P = Potencia activa kW
ndash Q = Potencia reactiva kVar
bull Regla simple ndash Los problemas de tensioacuten son evitados si los kVAr
instalados son lt M 25 (en otros sistemas se toma
M20)
bull De otro modo debe realizarse un anaacutelisis detallado
bull Las soluciones incluyen ndash Capacitores para corregir el factor de potencia
ndash Transformadores con control automaacutetico de voltaje (AVR)
ndash Refuerzo de la red
SSG
V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Fortaleza de la Red
bull Conexioacuten a la red ndash VS = Tensioacuten de la red
en el punto de conexioacuten (POC)
ndash VG = Tensioacuten del generador
ndash R = Resistencia de la liacutenea de transmisioacuten
ndash X = Reactancia de la liacutenea de transmisioacuten
bull Corriente de falla (A)
bull Fortaleza de la red (Var)
VSVG
R X
Distribution
system
Transmission
system
2122 XR
VI S
F
SFVIM
Este punto considera Flujo de carga en la red eleacutectrica Anaacutelisis de transitorios de conexioacuten y fallas Intercambio de energiacutea con la red
El anaacutelisis del comportamiento de la red eleacutectrica ante la conexioacuten de un aerogenerador debe considerar posibles perturbaciones al sistema eleacutectrico existente o hacia la misma instalacioacuten lo que motivariacutea mayor mantenimiento de la unidad
Calidad de suministro La finalidad de un sistema eleacutectrico de potencia es producir transportar
y distribuir a los consumidores energiacutea eleacutectrica manteniendo los
paraacutemetros dentro un rango definido Sus principales paraacutemetros son la
tensioacuten la frecuencia y la forma sinusoidal Debido a la estructura del
sistema eleacutectrico y a fenoacutemenos fiacutesicos externos es imposible mantener
estos paraacutemetros dentro de un rango definido la tensioacuten estaacute sometida
a variaciones debido a la energiacutea reactiva consumida al mismo tiempo
el consumidor puede experimentar perturbaciones eleacutectricas como
huecos de tensioacuten interrupciones etc la frecuencia en
cambio depende del equilibrio entre la potencia activa generada y
consumida A parte de estos fenoacutemenos se debe considerar la
existencia de cargas no lineales cada vez maacutes presentes en la red que
generan armoacutenicos y flicker provocando la distorsioacuten de la onda
sinusoidal En global se puede caracterizar el suministro con los
siguientes paraacutemetros seguacuten las normas vigentes
1048707 Frecuencia
1048707 Amplitud de la tensioacuten suministrada
1048707 Variaciones de la tensioacuten suministrada
1048707 Variaciones raacutepidas de tensioacuten
1048707 Huecos de tensioacuten
1048707 Interrupciones breves de la tensioacuten suministrada
1048707 Interrupciones largas de la tensioacuten suministrada
1048707 Sobretensiones temporales en la red entre fases y tierra
1048707 Sobretensiones transitorias entre fases y tierra
1048707 Desequilibrio de la tensioacuten suministrada
1048707 Tensiones armoacutenicas
1048707 Tensiones interarmoacutenicas
1048707 Sentildeales de transmisioacuten de informacioacuten por la red
En los sistemas eleacutectricos que integran turbinas eoacutelicas pueden ser eacutestas
las que emitan perturbaciones a la red o ser las mismas susceptibles a
estas perturbaciones provenientes de la red
Interaccioacuten de la generacioacuten eoacutelica en el flujo de
potencia estaacutetico Ya se ha introducido antes que la incorporacioacuten de la generacioacuten eoacutelica a
gran escala en el sistema eleacutectrico de distribucioacuten significa un cambio
substancial en el disentildeo de las redes
Anteriormente el sistema estaba disentildeado para que el flujo de potencia
evolucionara desde el sistema de transporte a traveacutes del sistema de
distribucioacuten hasta el nivel de baja tensioacuten Hoy en diacutea el flujo de potencia
puede invertirse debido a una sobreproduccioacuten en el nivel de
distribucioacuten
El voltaje en los terminales de la turbina seraacute
El ∆U seraacute
En la siguiente graacutefica se muestra la dependencia de la profundidad del
hueco de tensioacuten con aacutengulo de fase de la impedancia de red durante el
arranque de un aerogenerador Se observa faacutecilmente la dependencia de
dicho aacutengulo con la profundidad y la duracioacuten del hueco
Para normalizar la caiacuteda de tensioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito de
la red y la potencia nominal del aerogenerador se ha introducido un factor
de variacioacuten de tensioacuten ku que se calcula de la siguiente manera
La siguiente graacutefica muestra la dependencia del factor de variacioacuten de ku
tensioacuten con el aacutengulo de fase de la impedancia La maacutexima variacioacuten de
tensioacuten se obtiene en un rango de 0deg hasta 25deg y de 80deg hasta 90deg en el
arranque a la
velocidad de corte
del
aerogenerador En
el rango de 30deg
hasta 75deg el
arranque para la
velocidad de
arranque da
importantes
valores de
factores de ku
La fluctuacioacuten de tensioacuten puede ser senoidal o rectangular
siendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que corresponde
A la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuente
de energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacuten
Pitch
La operacioacuten de conexioacuten y desconexioacuten en un parque eoacutelico puede
generar variaciones de tensioacuten con una frecuencia cerca del rango de
frecuencia de flicker Para cuantificar el impacto del flicker durante la
operacioacuten de conexioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito y la potencia
nominal del generador se ha establecido un factor de flicker de arranque
Flicker en funcionamiento continuo
La generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento
continuo es causada por
1048707 La variacioacuten del viento estocaacutestico el espectro de potencia de viento
contiene una variacioacuten de 10 con una frecuencia entre 1 hasta 10 Hz
esta variacioacuten puede transmitirse a la potencia eleacutectrica generada
1048707 La variacioacuten del viento debido a raacutefagas de viento la amplitud de las
raacutefagas puede alcanzar 20 de la velocidad media con una duracioacuten
hasta 30s
1048707 Efecto sombra de las torres las torres provocan el efecto sombra
cada vez que una pala pasa a estar alineada con la torre el par medio
disminuye hasta un 30 con una frecuencia de 1-15 Hz
1048707 Las diferentes contribuciones del viento a lo largo de las palas
puesto que la velocidad de viento puede variar entre la punta maacutes baja y
la punta maacutes alta de las palas pudiendo causar una fluctuacioacuten de par
con una frecuencia de 03-05 Hz y una amplitud de algunos porcentajes
del par nominal
1048707 Oscilaciones en el sistema mecaacutenico
1048707 Intensidades y tensiones armoacutenicas del convertidor de frecuencia
Todos estos fenoacutemenos causan variaciones de la potencia activa
generada por el parque eoacutelico y por tanto provocan unas variaciones de
tensioacuten en el rango de frecuencias donde aparece el flicker Ademaacutes la
emisioacuten de flicker depende otra vez de factores externos como la
potencia de cortocircuito y el aacutengulo de fase de la impedancia
Velocidad de viento y potencia activa de un aerogenerador
Efecto de atenuacioacuten de las variaciones de tensioacuten en
parques eoacutelicos con el aumento del nuacutemero de
aerogeneradores
Fluctuaciones de Tensioacuten bull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVar ndash P = Potencia activa kW
ndash Q = Potencia reactiva kVar
bull Regla simple ndash Los problemas de tensioacuten son evitados si los kVAr
instalados son lt M 25 (en otros sistemas se toma
M20)
bull De otro modo debe realizarse un anaacutelisis detallado
bull Las soluciones incluyen ndash Capacitores para corregir el factor de potencia
ndash Transformadores con control automaacutetico de voltaje (AVR)
ndash Refuerzo de la red
SSG
V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Este punto considera Flujo de carga en la red eleacutectrica Anaacutelisis de transitorios de conexioacuten y fallas Intercambio de energiacutea con la red
El anaacutelisis del comportamiento de la red eleacutectrica ante la conexioacuten de un aerogenerador debe considerar posibles perturbaciones al sistema eleacutectrico existente o hacia la misma instalacioacuten lo que motivariacutea mayor mantenimiento de la unidad
Calidad de suministro La finalidad de un sistema eleacutectrico de potencia es producir transportar
y distribuir a los consumidores energiacutea eleacutectrica manteniendo los
paraacutemetros dentro un rango definido Sus principales paraacutemetros son la
tensioacuten la frecuencia y la forma sinusoidal Debido a la estructura del
sistema eleacutectrico y a fenoacutemenos fiacutesicos externos es imposible mantener
estos paraacutemetros dentro de un rango definido la tensioacuten estaacute sometida
a variaciones debido a la energiacutea reactiva consumida al mismo tiempo
el consumidor puede experimentar perturbaciones eleacutectricas como
huecos de tensioacuten interrupciones etc la frecuencia en
cambio depende del equilibrio entre la potencia activa generada y
consumida A parte de estos fenoacutemenos se debe considerar la
existencia de cargas no lineales cada vez maacutes presentes en la red que
generan armoacutenicos y flicker provocando la distorsioacuten de la onda
sinusoidal En global se puede caracterizar el suministro con los
siguientes paraacutemetros seguacuten las normas vigentes
1048707 Frecuencia
1048707 Amplitud de la tensioacuten suministrada
1048707 Variaciones de la tensioacuten suministrada
1048707 Variaciones raacutepidas de tensioacuten
1048707 Huecos de tensioacuten
1048707 Interrupciones breves de la tensioacuten suministrada
1048707 Interrupciones largas de la tensioacuten suministrada
1048707 Sobretensiones temporales en la red entre fases y tierra
1048707 Sobretensiones transitorias entre fases y tierra
1048707 Desequilibrio de la tensioacuten suministrada
1048707 Tensiones armoacutenicas
1048707 Tensiones interarmoacutenicas
1048707 Sentildeales de transmisioacuten de informacioacuten por la red
En los sistemas eleacutectricos que integran turbinas eoacutelicas pueden ser eacutestas
las que emitan perturbaciones a la red o ser las mismas susceptibles a
estas perturbaciones provenientes de la red
Interaccioacuten de la generacioacuten eoacutelica en el flujo de
potencia estaacutetico Ya se ha introducido antes que la incorporacioacuten de la generacioacuten eoacutelica a
gran escala en el sistema eleacutectrico de distribucioacuten significa un cambio
substancial en el disentildeo de las redes
Anteriormente el sistema estaba disentildeado para que el flujo de potencia
evolucionara desde el sistema de transporte a traveacutes del sistema de
distribucioacuten hasta el nivel de baja tensioacuten Hoy en diacutea el flujo de potencia
puede invertirse debido a una sobreproduccioacuten en el nivel de
distribucioacuten
El voltaje en los terminales de la turbina seraacute
El ∆U seraacute
En la siguiente graacutefica se muestra la dependencia de la profundidad del
hueco de tensioacuten con aacutengulo de fase de la impedancia de red durante el
arranque de un aerogenerador Se observa faacutecilmente la dependencia de
dicho aacutengulo con la profundidad y la duracioacuten del hueco
Para normalizar la caiacuteda de tensioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito de
la red y la potencia nominal del aerogenerador se ha introducido un factor
de variacioacuten de tensioacuten ku que se calcula de la siguiente manera
La siguiente graacutefica muestra la dependencia del factor de variacioacuten de ku
tensioacuten con el aacutengulo de fase de la impedancia La maacutexima variacioacuten de
tensioacuten se obtiene en un rango de 0deg hasta 25deg y de 80deg hasta 90deg en el
arranque a la
velocidad de corte
del
aerogenerador En
el rango de 30deg
hasta 75deg el
arranque para la
velocidad de
arranque da
importantes
valores de
factores de ku
La fluctuacioacuten de tensioacuten puede ser senoidal o rectangular
siendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que corresponde
A la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuente
de energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacuten
Pitch
La operacioacuten de conexioacuten y desconexioacuten en un parque eoacutelico puede
generar variaciones de tensioacuten con una frecuencia cerca del rango de
frecuencia de flicker Para cuantificar el impacto del flicker durante la
operacioacuten de conexioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito y la potencia
nominal del generador se ha establecido un factor de flicker de arranque
Flicker en funcionamiento continuo
La generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento
continuo es causada por
1048707 La variacioacuten del viento estocaacutestico el espectro de potencia de viento
contiene una variacioacuten de 10 con una frecuencia entre 1 hasta 10 Hz
esta variacioacuten puede transmitirse a la potencia eleacutectrica generada
1048707 La variacioacuten del viento debido a raacutefagas de viento la amplitud de las
raacutefagas puede alcanzar 20 de la velocidad media con una duracioacuten
hasta 30s
1048707 Efecto sombra de las torres las torres provocan el efecto sombra
cada vez que una pala pasa a estar alineada con la torre el par medio
disminuye hasta un 30 con una frecuencia de 1-15 Hz
1048707 Las diferentes contribuciones del viento a lo largo de las palas
puesto que la velocidad de viento puede variar entre la punta maacutes baja y
la punta maacutes alta de las palas pudiendo causar una fluctuacioacuten de par
con una frecuencia de 03-05 Hz y una amplitud de algunos porcentajes
del par nominal
1048707 Oscilaciones en el sistema mecaacutenico
1048707 Intensidades y tensiones armoacutenicas del convertidor de frecuencia
Todos estos fenoacutemenos causan variaciones de la potencia activa
generada por el parque eoacutelico y por tanto provocan unas variaciones de
tensioacuten en el rango de frecuencias donde aparece el flicker Ademaacutes la
emisioacuten de flicker depende otra vez de factores externos como la
potencia de cortocircuito y el aacutengulo de fase de la impedancia
Velocidad de viento y potencia activa de un aerogenerador
Efecto de atenuacioacuten de las variaciones de tensioacuten en
parques eoacutelicos con el aumento del nuacutemero de
aerogeneradores
Fluctuaciones de Tensioacuten bull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVar ndash P = Potencia activa kW
ndash Q = Potencia reactiva kVar
bull Regla simple ndash Los problemas de tensioacuten son evitados si los kVAr
instalados son lt M 25 (en otros sistemas se toma
M20)
bull De otro modo debe realizarse un anaacutelisis detallado
bull Las soluciones incluyen ndash Capacitores para corregir el factor de potencia
ndash Transformadores con control automaacutetico de voltaje (AVR)
ndash Refuerzo de la red
SSG
V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Calidad de suministro La finalidad de un sistema eleacutectrico de potencia es producir transportar
y distribuir a los consumidores energiacutea eleacutectrica manteniendo los
paraacutemetros dentro un rango definido Sus principales paraacutemetros son la
tensioacuten la frecuencia y la forma sinusoidal Debido a la estructura del
sistema eleacutectrico y a fenoacutemenos fiacutesicos externos es imposible mantener
estos paraacutemetros dentro de un rango definido la tensioacuten estaacute sometida
a variaciones debido a la energiacutea reactiva consumida al mismo tiempo
el consumidor puede experimentar perturbaciones eleacutectricas como
huecos de tensioacuten interrupciones etc la frecuencia en
cambio depende del equilibrio entre la potencia activa generada y
consumida A parte de estos fenoacutemenos se debe considerar la
existencia de cargas no lineales cada vez maacutes presentes en la red que
generan armoacutenicos y flicker provocando la distorsioacuten de la onda
sinusoidal En global se puede caracterizar el suministro con los
siguientes paraacutemetros seguacuten las normas vigentes
1048707 Frecuencia
1048707 Amplitud de la tensioacuten suministrada
1048707 Variaciones de la tensioacuten suministrada
1048707 Variaciones raacutepidas de tensioacuten
1048707 Huecos de tensioacuten
1048707 Interrupciones breves de la tensioacuten suministrada
1048707 Interrupciones largas de la tensioacuten suministrada
1048707 Sobretensiones temporales en la red entre fases y tierra
1048707 Sobretensiones transitorias entre fases y tierra
1048707 Desequilibrio de la tensioacuten suministrada
1048707 Tensiones armoacutenicas
1048707 Tensiones interarmoacutenicas
1048707 Sentildeales de transmisioacuten de informacioacuten por la red
En los sistemas eleacutectricos que integran turbinas eoacutelicas pueden ser eacutestas
las que emitan perturbaciones a la red o ser las mismas susceptibles a
estas perturbaciones provenientes de la red
Interaccioacuten de la generacioacuten eoacutelica en el flujo de
potencia estaacutetico Ya se ha introducido antes que la incorporacioacuten de la generacioacuten eoacutelica a
gran escala en el sistema eleacutectrico de distribucioacuten significa un cambio
substancial en el disentildeo de las redes
Anteriormente el sistema estaba disentildeado para que el flujo de potencia
evolucionara desde el sistema de transporte a traveacutes del sistema de
distribucioacuten hasta el nivel de baja tensioacuten Hoy en diacutea el flujo de potencia
puede invertirse debido a una sobreproduccioacuten en el nivel de
distribucioacuten
El voltaje en los terminales de la turbina seraacute
El ∆U seraacute
En la siguiente graacutefica se muestra la dependencia de la profundidad del
hueco de tensioacuten con aacutengulo de fase de la impedancia de red durante el
arranque de un aerogenerador Se observa faacutecilmente la dependencia de
dicho aacutengulo con la profundidad y la duracioacuten del hueco
Para normalizar la caiacuteda de tensioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito de
la red y la potencia nominal del aerogenerador se ha introducido un factor
de variacioacuten de tensioacuten ku que se calcula de la siguiente manera
La siguiente graacutefica muestra la dependencia del factor de variacioacuten de ku
tensioacuten con el aacutengulo de fase de la impedancia La maacutexima variacioacuten de
tensioacuten se obtiene en un rango de 0deg hasta 25deg y de 80deg hasta 90deg en el
arranque a la
velocidad de corte
del
aerogenerador En
el rango de 30deg
hasta 75deg el
arranque para la
velocidad de
arranque da
importantes
valores de
factores de ku
La fluctuacioacuten de tensioacuten puede ser senoidal o rectangular
siendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que corresponde
A la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuente
de energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacuten
Pitch
La operacioacuten de conexioacuten y desconexioacuten en un parque eoacutelico puede
generar variaciones de tensioacuten con una frecuencia cerca del rango de
frecuencia de flicker Para cuantificar el impacto del flicker durante la
operacioacuten de conexioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito y la potencia
nominal del generador se ha establecido un factor de flicker de arranque
Flicker en funcionamiento continuo
La generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento
continuo es causada por
1048707 La variacioacuten del viento estocaacutestico el espectro de potencia de viento
contiene una variacioacuten de 10 con una frecuencia entre 1 hasta 10 Hz
esta variacioacuten puede transmitirse a la potencia eleacutectrica generada
1048707 La variacioacuten del viento debido a raacutefagas de viento la amplitud de las
raacutefagas puede alcanzar 20 de la velocidad media con una duracioacuten
hasta 30s
1048707 Efecto sombra de las torres las torres provocan el efecto sombra
cada vez que una pala pasa a estar alineada con la torre el par medio
disminuye hasta un 30 con una frecuencia de 1-15 Hz
1048707 Las diferentes contribuciones del viento a lo largo de las palas
puesto que la velocidad de viento puede variar entre la punta maacutes baja y
la punta maacutes alta de las palas pudiendo causar una fluctuacioacuten de par
con una frecuencia de 03-05 Hz y una amplitud de algunos porcentajes
del par nominal
1048707 Oscilaciones en el sistema mecaacutenico
1048707 Intensidades y tensiones armoacutenicas del convertidor de frecuencia
Todos estos fenoacutemenos causan variaciones de la potencia activa
generada por el parque eoacutelico y por tanto provocan unas variaciones de
tensioacuten en el rango de frecuencias donde aparece el flicker Ademaacutes la
emisioacuten de flicker depende otra vez de factores externos como la
potencia de cortocircuito y el aacutengulo de fase de la impedancia
Velocidad de viento y potencia activa de un aerogenerador
Efecto de atenuacioacuten de las variaciones de tensioacuten en
parques eoacutelicos con el aumento del nuacutemero de
aerogeneradores
Fluctuaciones de Tensioacuten bull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVar ndash P = Potencia activa kW
ndash Q = Potencia reactiva kVar
bull Regla simple ndash Los problemas de tensioacuten son evitados si los kVAr
instalados son lt M 25 (en otros sistemas se toma
M20)
bull De otro modo debe realizarse un anaacutelisis detallado
bull Las soluciones incluyen ndash Capacitores para corregir el factor de potencia
ndash Transformadores con control automaacutetico de voltaje (AVR)
ndash Refuerzo de la red
SSG
V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
1048707 Interrupciones breves de la tensioacuten suministrada
1048707 Interrupciones largas de la tensioacuten suministrada
1048707 Sobretensiones temporales en la red entre fases y tierra
1048707 Sobretensiones transitorias entre fases y tierra
1048707 Desequilibrio de la tensioacuten suministrada
1048707 Tensiones armoacutenicas
1048707 Tensiones interarmoacutenicas
1048707 Sentildeales de transmisioacuten de informacioacuten por la red
En los sistemas eleacutectricos que integran turbinas eoacutelicas pueden ser eacutestas
las que emitan perturbaciones a la red o ser las mismas susceptibles a
estas perturbaciones provenientes de la red
Interaccioacuten de la generacioacuten eoacutelica en el flujo de
potencia estaacutetico Ya se ha introducido antes que la incorporacioacuten de la generacioacuten eoacutelica a
gran escala en el sistema eleacutectrico de distribucioacuten significa un cambio
substancial en el disentildeo de las redes
Anteriormente el sistema estaba disentildeado para que el flujo de potencia
evolucionara desde el sistema de transporte a traveacutes del sistema de
distribucioacuten hasta el nivel de baja tensioacuten Hoy en diacutea el flujo de potencia
puede invertirse debido a una sobreproduccioacuten en el nivel de
distribucioacuten
El voltaje en los terminales de la turbina seraacute
El ∆U seraacute
En la siguiente graacutefica se muestra la dependencia de la profundidad del
hueco de tensioacuten con aacutengulo de fase de la impedancia de red durante el
arranque de un aerogenerador Se observa faacutecilmente la dependencia de
dicho aacutengulo con la profundidad y la duracioacuten del hueco
Para normalizar la caiacuteda de tensioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito de
la red y la potencia nominal del aerogenerador se ha introducido un factor
de variacioacuten de tensioacuten ku que se calcula de la siguiente manera
La siguiente graacutefica muestra la dependencia del factor de variacioacuten de ku
tensioacuten con el aacutengulo de fase de la impedancia La maacutexima variacioacuten de
tensioacuten se obtiene en un rango de 0deg hasta 25deg y de 80deg hasta 90deg en el
arranque a la
velocidad de corte
del
aerogenerador En
el rango de 30deg
hasta 75deg el
arranque para la
velocidad de
arranque da
importantes
valores de
factores de ku
La fluctuacioacuten de tensioacuten puede ser senoidal o rectangular
siendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que corresponde
A la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuente
de energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacuten
Pitch
La operacioacuten de conexioacuten y desconexioacuten en un parque eoacutelico puede
generar variaciones de tensioacuten con una frecuencia cerca del rango de
frecuencia de flicker Para cuantificar el impacto del flicker durante la
operacioacuten de conexioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito y la potencia
nominal del generador se ha establecido un factor de flicker de arranque
Flicker en funcionamiento continuo
La generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento
continuo es causada por
1048707 La variacioacuten del viento estocaacutestico el espectro de potencia de viento
contiene una variacioacuten de 10 con una frecuencia entre 1 hasta 10 Hz
esta variacioacuten puede transmitirse a la potencia eleacutectrica generada
1048707 La variacioacuten del viento debido a raacutefagas de viento la amplitud de las
raacutefagas puede alcanzar 20 de la velocidad media con una duracioacuten
hasta 30s
1048707 Efecto sombra de las torres las torres provocan el efecto sombra
cada vez que una pala pasa a estar alineada con la torre el par medio
disminuye hasta un 30 con una frecuencia de 1-15 Hz
1048707 Las diferentes contribuciones del viento a lo largo de las palas
puesto que la velocidad de viento puede variar entre la punta maacutes baja y
la punta maacutes alta de las palas pudiendo causar una fluctuacioacuten de par
con una frecuencia de 03-05 Hz y una amplitud de algunos porcentajes
del par nominal
1048707 Oscilaciones en el sistema mecaacutenico
1048707 Intensidades y tensiones armoacutenicas del convertidor de frecuencia
Todos estos fenoacutemenos causan variaciones de la potencia activa
generada por el parque eoacutelico y por tanto provocan unas variaciones de
tensioacuten en el rango de frecuencias donde aparece el flicker Ademaacutes la
emisioacuten de flicker depende otra vez de factores externos como la
potencia de cortocircuito y el aacutengulo de fase de la impedancia
Velocidad de viento y potencia activa de un aerogenerador
Efecto de atenuacioacuten de las variaciones de tensioacuten en
parques eoacutelicos con el aumento del nuacutemero de
aerogeneradores
Fluctuaciones de Tensioacuten bull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVar ndash P = Potencia activa kW
ndash Q = Potencia reactiva kVar
bull Regla simple ndash Los problemas de tensioacuten son evitados si los kVAr
instalados son lt M 25 (en otros sistemas se toma
M20)
bull De otro modo debe realizarse un anaacutelisis detallado
bull Las soluciones incluyen ndash Capacitores para corregir el factor de potencia
ndash Transformadores con control automaacutetico de voltaje (AVR)
ndash Refuerzo de la red
SSG
V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
El voltaje en los terminales de la turbina seraacute
El ∆U seraacute
En la siguiente graacutefica se muestra la dependencia de la profundidad del
hueco de tensioacuten con aacutengulo de fase de la impedancia de red durante el
arranque de un aerogenerador Se observa faacutecilmente la dependencia de
dicho aacutengulo con la profundidad y la duracioacuten del hueco
Para normalizar la caiacuteda de tensioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito de
la red y la potencia nominal del aerogenerador se ha introducido un factor
de variacioacuten de tensioacuten ku que se calcula de la siguiente manera
La siguiente graacutefica muestra la dependencia del factor de variacioacuten de ku
tensioacuten con el aacutengulo de fase de la impedancia La maacutexima variacioacuten de
tensioacuten se obtiene en un rango de 0deg hasta 25deg y de 80deg hasta 90deg en el
arranque a la
velocidad de corte
del
aerogenerador En
el rango de 30deg
hasta 75deg el
arranque para la
velocidad de
arranque da
importantes
valores de
factores de ku
La fluctuacioacuten de tensioacuten puede ser senoidal o rectangular
siendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que corresponde
A la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuente
de energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacuten
Pitch
La operacioacuten de conexioacuten y desconexioacuten en un parque eoacutelico puede
generar variaciones de tensioacuten con una frecuencia cerca del rango de
frecuencia de flicker Para cuantificar el impacto del flicker durante la
operacioacuten de conexioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito y la potencia
nominal del generador se ha establecido un factor de flicker de arranque
Flicker en funcionamiento continuo
La generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento
continuo es causada por
1048707 La variacioacuten del viento estocaacutestico el espectro de potencia de viento
contiene una variacioacuten de 10 con una frecuencia entre 1 hasta 10 Hz
esta variacioacuten puede transmitirse a la potencia eleacutectrica generada
1048707 La variacioacuten del viento debido a raacutefagas de viento la amplitud de las
raacutefagas puede alcanzar 20 de la velocidad media con una duracioacuten
hasta 30s
1048707 Efecto sombra de las torres las torres provocan el efecto sombra
cada vez que una pala pasa a estar alineada con la torre el par medio
disminuye hasta un 30 con una frecuencia de 1-15 Hz
1048707 Las diferentes contribuciones del viento a lo largo de las palas
puesto que la velocidad de viento puede variar entre la punta maacutes baja y
la punta maacutes alta de las palas pudiendo causar una fluctuacioacuten de par
con una frecuencia de 03-05 Hz y una amplitud de algunos porcentajes
del par nominal
1048707 Oscilaciones en el sistema mecaacutenico
1048707 Intensidades y tensiones armoacutenicas del convertidor de frecuencia
Todos estos fenoacutemenos causan variaciones de la potencia activa
generada por el parque eoacutelico y por tanto provocan unas variaciones de
tensioacuten en el rango de frecuencias donde aparece el flicker Ademaacutes la
emisioacuten de flicker depende otra vez de factores externos como la
potencia de cortocircuito y el aacutengulo de fase de la impedancia
Velocidad de viento y potencia activa de un aerogenerador
Efecto de atenuacioacuten de las variaciones de tensioacuten en
parques eoacutelicos con el aumento del nuacutemero de
aerogeneradores
Fluctuaciones de Tensioacuten bull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVar ndash P = Potencia activa kW
ndash Q = Potencia reactiva kVar
bull Regla simple ndash Los problemas de tensioacuten son evitados si los kVAr
instalados son lt M 25 (en otros sistemas se toma
M20)
bull De otro modo debe realizarse un anaacutelisis detallado
bull Las soluciones incluyen ndash Capacitores para corregir el factor de potencia
ndash Transformadores con control automaacutetico de voltaje (AVR)
ndash Refuerzo de la red
SSG
V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
En la siguiente graacutefica se muestra la dependencia de la profundidad del
hueco de tensioacuten con aacutengulo de fase de la impedancia de red durante el
arranque de un aerogenerador Se observa faacutecilmente la dependencia de
dicho aacutengulo con la profundidad y la duracioacuten del hueco
Para normalizar la caiacuteda de tensioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito de
la red y la potencia nominal del aerogenerador se ha introducido un factor
de variacioacuten de tensioacuten ku que se calcula de la siguiente manera
La siguiente graacutefica muestra la dependencia del factor de variacioacuten de ku
tensioacuten con el aacutengulo de fase de la impedancia La maacutexima variacioacuten de
tensioacuten se obtiene en un rango de 0deg hasta 25deg y de 80deg hasta 90deg en el
arranque a la
velocidad de corte
del
aerogenerador En
el rango de 30deg
hasta 75deg el
arranque para la
velocidad de
arranque da
importantes
valores de
factores de ku
La fluctuacioacuten de tensioacuten puede ser senoidal o rectangular
siendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que corresponde
A la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuente
de energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacuten
Pitch
La operacioacuten de conexioacuten y desconexioacuten en un parque eoacutelico puede
generar variaciones de tensioacuten con una frecuencia cerca del rango de
frecuencia de flicker Para cuantificar el impacto del flicker durante la
operacioacuten de conexioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito y la potencia
nominal del generador se ha establecido un factor de flicker de arranque
Flicker en funcionamiento continuo
La generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento
continuo es causada por
1048707 La variacioacuten del viento estocaacutestico el espectro de potencia de viento
contiene una variacioacuten de 10 con una frecuencia entre 1 hasta 10 Hz
esta variacioacuten puede transmitirse a la potencia eleacutectrica generada
1048707 La variacioacuten del viento debido a raacutefagas de viento la amplitud de las
raacutefagas puede alcanzar 20 de la velocidad media con una duracioacuten
hasta 30s
1048707 Efecto sombra de las torres las torres provocan el efecto sombra
cada vez que una pala pasa a estar alineada con la torre el par medio
disminuye hasta un 30 con una frecuencia de 1-15 Hz
1048707 Las diferentes contribuciones del viento a lo largo de las palas
puesto que la velocidad de viento puede variar entre la punta maacutes baja y
la punta maacutes alta de las palas pudiendo causar una fluctuacioacuten de par
con una frecuencia de 03-05 Hz y una amplitud de algunos porcentajes
del par nominal
1048707 Oscilaciones en el sistema mecaacutenico
1048707 Intensidades y tensiones armoacutenicas del convertidor de frecuencia
Todos estos fenoacutemenos causan variaciones de la potencia activa
generada por el parque eoacutelico y por tanto provocan unas variaciones de
tensioacuten en el rango de frecuencias donde aparece el flicker Ademaacutes la
emisioacuten de flicker depende otra vez de factores externos como la
potencia de cortocircuito y el aacutengulo de fase de la impedancia
Velocidad de viento y potencia activa de un aerogenerador
Efecto de atenuacioacuten de las variaciones de tensioacuten en
parques eoacutelicos con el aumento del nuacutemero de
aerogeneradores
Fluctuaciones de Tensioacuten bull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVar ndash P = Potencia activa kW
ndash Q = Potencia reactiva kVar
bull Regla simple ndash Los problemas de tensioacuten son evitados si los kVAr
instalados son lt M 25 (en otros sistemas se toma
M20)
bull De otro modo debe realizarse un anaacutelisis detallado
bull Las soluciones incluyen ndash Capacitores para corregir el factor de potencia
ndash Transformadores con control automaacutetico de voltaje (AVR)
ndash Refuerzo de la red
SSG
V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
La siguiente graacutefica muestra la dependencia del factor de variacioacuten de ku
tensioacuten con el aacutengulo de fase de la impedancia La maacutexima variacioacuten de
tensioacuten se obtiene en un rango de 0deg hasta 25deg y de 80deg hasta 90deg en el
arranque a la
velocidad de corte
del
aerogenerador En
el rango de 30deg
hasta 75deg el
arranque para la
velocidad de
arranque da
importantes
valores de
factores de ku
La fluctuacioacuten de tensioacuten puede ser senoidal o rectangular
siendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que corresponde
A la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuente
de energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacuten
Pitch
La operacioacuten de conexioacuten y desconexioacuten en un parque eoacutelico puede
generar variaciones de tensioacuten con una frecuencia cerca del rango de
frecuencia de flicker Para cuantificar el impacto del flicker durante la
operacioacuten de conexioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito y la potencia
nominal del generador se ha establecido un factor de flicker de arranque
Flicker en funcionamiento continuo
La generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento
continuo es causada por
1048707 La variacioacuten del viento estocaacutestico el espectro de potencia de viento
contiene una variacioacuten de 10 con una frecuencia entre 1 hasta 10 Hz
esta variacioacuten puede transmitirse a la potencia eleacutectrica generada
1048707 La variacioacuten del viento debido a raacutefagas de viento la amplitud de las
raacutefagas puede alcanzar 20 de la velocidad media con una duracioacuten
hasta 30s
1048707 Efecto sombra de las torres las torres provocan el efecto sombra
cada vez que una pala pasa a estar alineada con la torre el par medio
disminuye hasta un 30 con una frecuencia de 1-15 Hz
1048707 Las diferentes contribuciones del viento a lo largo de las palas
puesto que la velocidad de viento puede variar entre la punta maacutes baja y
la punta maacutes alta de las palas pudiendo causar una fluctuacioacuten de par
con una frecuencia de 03-05 Hz y una amplitud de algunos porcentajes
del par nominal
1048707 Oscilaciones en el sistema mecaacutenico
1048707 Intensidades y tensiones armoacutenicas del convertidor de frecuencia
Todos estos fenoacutemenos causan variaciones de la potencia activa
generada por el parque eoacutelico y por tanto provocan unas variaciones de
tensioacuten en el rango de frecuencias donde aparece el flicker Ademaacutes la
emisioacuten de flicker depende otra vez de factores externos como la
potencia de cortocircuito y el aacutengulo de fase de la impedancia
Velocidad de viento y potencia activa de un aerogenerador
Efecto de atenuacioacuten de las variaciones de tensioacuten en
parques eoacutelicos con el aumento del nuacutemero de
aerogeneradores
Fluctuaciones de Tensioacuten bull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVar ndash P = Potencia activa kW
ndash Q = Potencia reactiva kVar
bull Regla simple ndash Los problemas de tensioacuten son evitados si los kVAr
instalados son lt M 25 (en otros sistemas se toma
M20)
bull De otro modo debe realizarse un anaacutelisis detallado
bull Las soluciones incluyen ndash Capacitores para corregir el factor de potencia
ndash Transformadores con control automaacutetico de voltaje (AVR)
ndash Refuerzo de la red
SSG
V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
La fluctuacioacuten de tensioacuten puede ser senoidal o rectangular
siendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que corresponde
A la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuente
de energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacuten
Pitch
La operacioacuten de conexioacuten y desconexioacuten en un parque eoacutelico puede
generar variaciones de tensioacuten con una frecuencia cerca del rango de
frecuencia de flicker Para cuantificar el impacto del flicker durante la
operacioacuten de conexioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito y la potencia
nominal del generador se ha establecido un factor de flicker de arranque
Flicker en funcionamiento continuo
La generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento
continuo es causada por
1048707 La variacioacuten del viento estocaacutestico el espectro de potencia de viento
contiene una variacioacuten de 10 con una frecuencia entre 1 hasta 10 Hz
esta variacioacuten puede transmitirse a la potencia eleacutectrica generada
1048707 La variacioacuten del viento debido a raacutefagas de viento la amplitud de las
raacutefagas puede alcanzar 20 de la velocidad media con una duracioacuten
hasta 30s
1048707 Efecto sombra de las torres las torres provocan el efecto sombra
cada vez que una pala pasa a estar alineada con la torre el par medio
disminuye hasta un 30 con una frecuencia de 1-15 Hz
1048707 Las diferentes contribuciones del viento a lo largo de las palas
puesto que la velocidad de viento puede variar entre la punta maacutes baja y
la punta maacutes alta de las palas pudiendo causar una fluctuacioacuten de par
con una frecuencia de 03-05 Hz y una amplitud de algunos porcentajes
del par nominal
1048707 Oscilaciones en el sistema mecaacutenico
1048707 Intensidades y tensiones armoacutenicas del convertidor de frecuencia
Todos estos fenoacutemenos causan variaciones de la potencia activa
generada por el parque eoacutelico y por tanto provocan unas variaciones de
tensioacuten en el rango de frecuencias donde aparece el flicker Ademaacutes la
emisioacuten de flicker depende otra vez de factores externos como la
potencia de cortocircuito y el aacutengulo de fase de la impedancia
Velocidad de viento y potencia activa de un aerogenerador
Efecto de atenuacioacuten de las variaciones de tensioacuten en
parques eoacutelicos con el aumento del nuacutemero de
aerogeneradores
Fluctuaciones de Tensioacuten bull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVar ndash P = Potencia activa kW
ndash Q = Potencia reactiva kVar
bull Regla simple ndash Los problemas de tensioacuten son evitados si los kVAr
instalados son lt M 25 (en otros sistemas se toma
M20)
bull De otro modo debe realizarse un anaacutelisis detallado
bull Las soluciones incluyen ndash Capacitores para corregir el factor de potencia
ndash Transformadores con control automaacutetico de voltaje (AVR)
ndash Refuerzo de la red
SSG
V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Espectro de potencia medido de una fuente
de energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacuten
Pitch
La operacioacuten de conexioacuten y desconexioacuten en un parque eoacutelico puede
generar variaciones de tensioacuten con una frecuencia cerca del rango de
frecuencia de flicker Para cuantificar el impacto del flicker durante la
operacioacuten de conexioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito y la potencia
nominal del generador se ha establecido un factor de flicker de arranque
Flicker en funcionamiento continuo
La generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento
continuo es causada por
1048707 La variacioacuten del viento estocaacutestico el espectro de potencia de viento
contiene una variacioacuten de 10 con una frecuencia entre 1 hasta 10 Hz
esta variacioacuten puede transmitirse a la potencia eleacutectrica generada
1048707 La variacioacuten del viento debido a raacutefagas de viento la amplitud de las
raacutefagas puede alcanzar 20 de la velocidad media con una duracioacuten
hasta 30s
1048707 Efecto sombra de las torres las torres provocan el efecto sombra
cada vez que una pala pasa a estar alineada con la torre el par medio
disminuye hasta un 30 con una frecuencia de 1-15 Hz
1048707 Las diferentes contribuciones del viento a lo largo de las palas
puesto que la velocidad de viento puede variar entre la punta maacutes baja y
la punta maacutes alta de las palas pudiendo causar una fluctuacioacuten de par
con una frecuencia de 03-05 Hz y una amplitud de algunos porcentajes
del par nominal
1048707 Oscilaciones en el sistema mecaacutenico
1048707 Intensidades y tensiones armoacutenicas del convertidor de frecuencia
Todos estos fenoacutemenos causan variaciones de la potencia activa
generada por el parque eoacutelico y por tanto provocan unas variaciones de
tensioacuten en el rango de frecuencias donde aparece el flicker Ademaacutes la
emisioacuten de flicker depende otra vez de factores externos como la
potencia de cortocircuito y el aacutengulo de fase de la impedancia
Velocidad de viento y potencia activa de un aerogenerador
Efecto de atenuacioacuten de las variaciones de tensioacuten en
parques eoacutelicos con el aumento del nuacutemero de
aerogeneradores
Fluctuaciones de Tensioacuten bull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVar ndash P = Potencia activa kW
ndash Q = Potencia reactiva kVar
bull Regla simple ndash Los problemas de tensioacuten son evitados si los kVAr
instalados son lt M 25 (en otros sistemas se toma
M20)
bull De otro modo debe realizarse un anaacutelisis detallado
bull Las soluciones incluyen ndash Capacitores para corregir el factor de potencia
ndash Transformadores con control automaacutetico de voltaje (AVR)
ndash Refuerzo de la red
SSG
V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
La operacioacuten de conexioacuten y desconexioacuten en un parque eoacutelico puede
generar variaciones de tensioacuten con una frecuencia cerca del rango de
frecuencia de flicker Para cuantificar el impacto del flicker durante la
operacioacuten de conexioacuten seguacuten la potencia de cortocircuito y la potencia
nominal del generador se ha establecido un factor de flicker de arranque
Flicker en funcionamiento continuo
La generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento
continuo es causada por
1048707 La variacioacuten del viento estocaacutestico el espectro de potencia de viento
contiene una variacioacuten de 10 con una frecuencia entre 1 hasta 10 Hz
esta variacioacuten puede transmitirse a la potencia eleacutectrica generada
1048707 La variacioacuten del viento debido a raacutefagas de viento la amplitud de las
raacutefagas puede alcanzar 20 de la velocidad media con una duracioacuten
hasta 30s
1048707 Efecto sombra de las torres las torres provocan el efecto sombra
cada vez que una pala pasa a estar alineada con la torre el par medio
disminuye hasta un 30 con una frecuencia de 1-15 Hz
1048707 Las diferentes contribuciones del viento a lo largo de las palas
puesto que la velocidad de viento puede variar entre la punta maacutes baja y
la punta maacutes alta de las palas pudiendo causar una fluctuacioacuten de par
con una frecuencia de 03-05 Hz y una amplitud de algunos porcentajes
del par nominal
1048707 Oscilaciones en el sistema mecaacutenico
1048707 Intensidades y tensiones armoacutenicas del convertidor de frecuencia
Todos estos fenoacutemenos causan variaciones de la potencia activa
generada por el parque eoacutelico y por tanto provocan unas variaciones de
tensioacuten en el rango de frecuencias donde aparece el flicker Ademaacutes la
emisioacuten de flicker depende otra vez de factores externos como la
potencia de cortocircuito y el aacutengulo de fase de la impedancia
Velocidad de viento y potencia activa de un aerogenerador
Efecto de atenuacioacuten de las variaciones de tensioacuten en
parques eoacutelicos con el aumento del nuacutemero de
aerogeneradores
Fluctuaciones de Tensioacuten bull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVar ndash P = Potencia activa kW
ndash Q = Potencia reactiva kVar
bull Regla simple ndash Los problemas de tensioacuten son evitados si los kVAr
instalados son lt M 25 (en otros sistemas se toma
M20)
bull De otro modo debe realizarse un anaacutelisis detallado
bull Las soluciones incluyen ndash Capacitores para corregir el factor de potencia
ndash Transformadores con control automaacutetico de voltaje (AVR)
ndash Refuerzo de la red
SSG
V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
1048707 La variacioacuten del viento debido a raacutefagas de viento la amplitud de las
raacutefagas puede alcanzar 20 de la velocidad media con una duracioacuten
hasta 30s
1048707 Efecto sombra de las torres las torres provocan el efecto sombra
cada vez que una pala pasa a estar alineada con la torre el par medio
disminuye hasta un 30 con una frecuencia de 1-15 Hz
1048707 Las diferentes contribuciones del viento a lo largo de las palas
puesto que la velocidad de viento puede variar entre la punta maacutes baja y
la punta maacutes alta de las palas pudiendo causar una fluctuacioacuten de par
con una frecuencia de 03-05 Hz y una amplitud de algunos porcentajes
del par nominal
1048707 Oscilaciones en el sistema mecaacutenico
1048707 Intensidades y tensiones armoacutenicas del convertidor de frecuencia
Todos estos fenoacutemenos causan variaciones de la potencia activa
generada por el parque eoacutelico y por tanto provocan unas variaciones de
tensioacuten en el rango de frecuencias donde aparece el flicker Ademaacutes la
emisioacuten de flicker depende otra vez de factores externos como la
potencia de cortocircuito y el aacutengulo de fase de la impedancia
Velocidad de viento y potencia activa de un aerogenerador
Efecto de atenuacioacuten de las variaciones de tensioacuten en
parques eoacutelicos con el aumento del nuacutemero de
aerogeneradores
Fluctuaciones de Tensioacuten bull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVar ndash P = Potencia activa kW
ndash Q = Potencia reactiva kVar
bull Regla simple ndash Los problemas de tensioacuten son evitados si los kVAr
instalados son lt M 25 (en otros sistemas se toma
M20)
bull De otro modo debe realizarse un anaacutelisis detallado
bull Las soluciones incluyen ndash Capacitores para corregir el factor de potencia
ndash Transformadores con control automaacutetico de voltaje (AVR)
ndash Refuerzo de la red
SSG
V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Velocidad de viento y potencia activa de un aerogenerador
Efecto de atenuacioacuten de las variaciones de tensioacuten en
parques eoacutelicos con el aumento del nuacutemero de
aerogeneradores
Fluctuaciones de Tensioacuten bull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVar ndash P = Potencia activa kW
ndash Q = Potencia reactiva kVar
bull Regla simple ndash Los problemas de tensioacuten son evitados si los kVAr
instalados son lt M 25 (en otros sistemas se toma
M20)
bull De otro modo debe realizarse un anaacutelisis detallado
bull Las soluciones incluyen ndash Capacitores para corregir el factor de potencia
ndash Transformadores con control automaacutetico de voltaje (AVR)
ndash Refuerzo de la red
SSG
V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Efecto de atenuacioacuten de las variaciones de tensioacuten en
parques eoacutelicos con el aumento del nuacutemero de
aerogeneradores
Fluctuaciones de Tensioacuten bull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVar ndash P = Potencia activa kW
ndash Q = Potencia reactiva kVar
bull Regla simple ndash Los problemas de tensioacuten son evitados si los kVAr
instalados son lt M 25 (en otros sistemas se toma
M20)
bull De otro modo debe realizarse un anaacutelisis detallado
bull Las soluciones incluyen ndash Capacitores para corregir el factor de potencia
ndash Transformadores con control automaacutetico de voltaje (AVR)
ndash Refuerzo de la red
SSG
V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Fluctuaciones de Tensioacuten bull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVar ndash P = Potencia activa kW
ndash Q = Potencia reactiva kVar
bull Regla simple ndash Los problemas de tensioacuten son evitados si los kVAr
instalados son lt M 25 (en otros sistemas se toma
M20)
bull De otro modo debe realizarse un anaacutelisis detallado
bull Las soluciones incluyen ndash Capacitores para corregir el factor de potencia
ndash Transformadores con control automaacutetico de voltaje (AVR)
ndash Refuerzo de la red
SSG
V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Armoacutenicos bull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistema ndash Distorsiona la forma de
onda
bull Causado principalmente por convertidores de frecuencia
bull Caracterizado por la Distorsioacuten Armoacutenica Total (THD)
bull IEC 61000-3-6 brinda staacutendares para armoacutenicos
bull Ejemplo ndash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Input
Valu
e
50x10-3
403020100
Seconds
Grid Current50 kW
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Armoacutenicos
La incorporacioacuten de electroacutenica de potencia en los aerogeneradores
implica un aumento de corrientes y tensiones armoacutenicas en la red El
convertidor de un aerogenerador genera intensidades harmoacutenicas que
por la caiacuteda de tensioacuten de las impedancias de la red causan distorsiones
de la tensioacuten
- 23
- 11
0
11
23Phase C Current
- 21
- 10
0
10
21Phase B Current
- 17
- 9
0
9
17Phase A Current
- 11197
- 5598
0
5598
11197Phase C-N Vol tage
- 11030
- 5515
0
5515
11030Phase B-N Voltage
- 11156
- 5578
0
5578
11156Phase A-N Voltage
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
0
1
2
3
4
5
6
7
3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Mediante un software especializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la instalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
El lugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones producidas por el ingreso egreso del molino y el aporte al cortocircuito fueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece a
Mas de un aspecto
1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a
este valor
2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten
3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en la
Misma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se
Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistema
Antiguo)
Cuando se trata de un parque eoacutelico de gran porte se requieren dos niveles de
transformacioacuten El primero eleva la tensioacuten desde BT a MT (132 o 33 kV)
agrupando varios generadores para cada transformador El segundo nivel
centraliza para una subestacioacuten cercana las liacuteneas de MT y eleva a AT
Desde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE
de distribucioacuten
El graacutefico de la siguiente diapositiva permite ver un sistema
CONEXIOacuteN ELEacuteCTRICA DE UN PARQUE EOacuteLICO
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Uacutenico
Generador
Pequentildea
Instalacioacuten
con varios
Generadores
Subestacioacuten de
Transformacioacuten de
MediaAlta Tensioacuten
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
Subestacioacuten
de BTMT
MODELO DE
GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE
DISTRIBUCIOacuteN
LIacuteNEAS DE MT DE
DISTRIBUCIOacuteN
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
El anaacutelisis de la integracioacuten de las turbinas eoacutelicas a la red eleacutectrica
existente se inicia con la eleccioacuten de la turbina eoacutelica por ser la fuente de
energiacutea a conectar al sistema
El comportamiento de la turbina en cuanto a su velocidad de rotacioacuten y
la forma en que dicha velocidad pueda variar determina el
aprovechamiento del recurso eoacutelico (por la variacioacuten de la velocidad
especiacutefica) el impacto por la interconexioacuten del aerogenerador a la red
eleacutectrica y a las solicitaciones mecaacutenicas a las que se ve sometido
Las configuraciones son
Velocidad Descripcioacuten ndash Tipo de Generador
Constante
(variacioacuten lt 2)
Generador asiacutencrono directamente conectado a la red una variante es
utilizar un generador asiacutencrono con dos devanados (6 polos para
velocidad baja y 4 polos para velocidad de viento mayor)
Praacutecticamente
constante
(Variacioacuten lt 10) - Generador asiacutencrono con resistencias en el rotor
con el fin de permitir mayor deslizamiento
Variable Generador asiacutencrono doblemente alimentado oacute generador siacutencrono
(multipolos sin caja multiplicadora) excitado mediante convertidor o
con rotor de imanes permanentes
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Un parque eoacutelico presenta caracteriacutesticas diferentes a las de un
turbogenerador aislado
1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela
2 fluctuaciones de potencia suavizada
3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeo
La fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica
del parque
La tensioacuten generada por los aerogeneradores es BT (generalmente 069
(kV) por lo que la interconexioacuten entre los equipos se efectuacutea mediante
transformadores de 06920 (kV) por ejemplo (en los Paiacuteses
latinoamericanos puede ser de 069132 kV)
La Subestacioacuten transformadora que conecta el parque a la red eleacutectrica
generalmente eleva desde MT (media tensioacuten) a AT (alta tensioacuten) por
ejemplo 20120 (kV) (en Paiacuteses latinoamericanos de 132132 kV)
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Los estudios de viabilidad requieren un anaacutelisis de la capacidad de
aceptacioacuten de la energiacutea eoacutelica insertada en el punto (capacidad de
transporte de la red eleacutectrica) por lo que debemos evaluar el
comportamiento estaacutetico y dinaacutemico del sistema
Se plantean varios escenarios con el fin de cumplir con estos aspectos de
caacutelculo que determinaraacuten la viabilidad del parque conectado en ese
punto a la red eleacutectrica Se debe evaluar el criterio de disentildeo para el
ingreso del parque eoacutelico a la red
1 Criterio de disentildeo estaacutetico debe garantizar el nivel de tensioacuten
adecuado para mantener la tensioacuten en niveles apropiados (es aceptable
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
cuando en los nodos del sistema la variacioacuten de la tensioacuten es menor o
igual a plusmn 2) Se simulan escenarios con maacuteximo aporte del parque
eoacutelico y con el parque eoacutelico fuera de servicio
Con el fin de implementar un caacutelculo estaacutetico tomando escenarios
diferentes (por ejemplo un escenario de pico de carga con aporte del
parque eoacutelico de diferentes caracteriacutesticas de potencia activa y reactiva)
se determina el flujo de carga Este caacutelculo se efectuacutea porque la filosofiacutea
de disentildeo de la red cambia al insertar un parque eoacutelico modificando los
flujos de carga del sistema y estableciendo nuevas condiciones que
pueden afectar el transporte de energiacutea del mismo modo se verifica la
capacidad teacutermica Seguacuten el tipo de generador eoacutelico elegido en muchas
ocasiones existe la necesidad de compensar la energiacutea reactiva el
diagrama de flujo permitiraacute observar tanto el flujo de energiacutea activa
como reactiva Si la capacidad en kVAr instalados es menor que 20 Scc
(ecuacioacuten (10)) entonces los problemas de tensioacuten seriacutean evitados
incluido el flicker (ecuacioacuten (11))
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
Fig 16 Circuito unifilar del sistema
_ _B
F F B2 2
L
VI = Scc = I V
R +X (9)
L LA B 2
B
PR + QX PR + QXVV = V - V = =
V V V
(
10)
LL 2
X QV QSi X R =
V V Scc
(11)
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
2 Criterio dinaacutemico como el criterio estaacutetico no garantiza por siacute
solo un comportamiento aceptable del funcionamiento de la red se
utiliza el criterio dinaacutemico simulando un escenario de fallas que
producen disminuciones de tensioacuten y suacutebito aumento en el aporte del
parque eoacutelico colapsando el parque con la suacutebita salida de servicio de
los aerogeneradores Se evaluacutea entonces la frecuencia verificando que no
descienda por debajo de los valores admisibles (la frecuencia miacutenima
mayor o igual a 01 Hz en el primero escaloacuten de los releacutes de alivio de
carga)
Para implementar el criterio dinaacutemico se efectuacutea un caacutelculo de
estabilidad transitoria simulando perturbaciones severas que produzcan
deterioro de la frecuencia imputable a la salida de servicio del parque
eoacutelico Por ejemplo (salida de servicio intempestiva del parque) falla
trifaacutesica sobre la liacutenea de AT con consecuente salida de servicio de la red
eleacutectrica afectada y del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
3 Calidad de producto Deben verificarse aquellos aspectos que afectan
la calidad de la tensioacuten nodal como ser armoacutenicas flicker huecos de tensioacuten
sag y swell El anaacutelisis requiere de estudios relacionados a cumplir con los
requisitos exigidos La Fig de la diapositiva 27 nos permite observar que
muchos aerogeneradores utilizan convertidores por lo que la presencia de
armoacutenicas para no afectar el sistema deberiacutea ocurrir en una frecuencia por lo
menos 50 veces la frecuencia fundamental
Dados los paraacutemetros nominales de los aerogeneradores PnQnSnInUn
potencia maacutexima autorizada Pmax valores medios P60 y Q60 (media 60 seg)
P02 y Q02 (media 02 seg) y los caacutelculos efectuados en escenarios de puesta
en marcha y peor conexioacuten se calcula un factor de flicker y factor de variacioacuten
de tensioacuten
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Dos paraacutemetros referidos a la variacioacuten de tensioacuten por unidad se valoran en el
flicker (ecuacioacuten (11) ndash 20 Scc gt Q) Pst (corta duracioacuten) se calcula sobre un
periacuteodo de 10 minutos y el Plt (larga duracioacuten) se calcula para 12 valores de
Pst en un periacuteodo de 2 horas Se deben analizar las variaciones de la tensioacuten en
conexioacuten y el flicker durante la operacioacuten de conexioacuten y en funcionamiento
continuo
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
variables Niacutevel Ptos frontera eventual porcentajes Tipo de anaacutelisis
tensioacuten Vn -25ltVnlt5 -625ltVnlt875
10 durante 95 tiempo
(depende de la norma) flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
flujo de cargas
Tipo de anaacutelisis
anaacutelisis de
cortocircuito
Tipo de anaacutelisis
Flujo de cargas
Calidad de suministro
Los generadores de induccioacuten con conexioacuten directa quedan exceptuados (no tienen convertidores)
Los generadores con convertidores deben cumplir las normas vigentes
Flicker
Anaacutelisis en funcionamiento continuo y durante las operaciones de conexioacuten
Comportamiento del sistema frente a contingencias (anaacutelisis de contingencias)
Fallo de doble circuitoFallo simple
No se producen cortes de mercado sin
sobrecargas
los transformadores no se sobrecargan
mas del 10 en invierno
y 0 en verano las tensiones se
mantienen dentro de los puntos frontera
No se producen cortes de mercado se admite un 15 de
sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
hasta el 20 en inverno y 10 en verano
Frecuencia maacutexima de conexioacuten 3 por minuto
Liacutemite de la caiacuteda de tensioacuten 2 -
Variacioacuten de tensioacuten durante la conexioacuten
Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Capacidad teacutermica de la liacutenea
descripcioacuten
La potencia total de instalacioacuten conectada no superaraacute el 50 de la capacidad
de la liacutenea en el punto de conexioacuten y del transformador si estuviera conectado a uno
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
Factor de potencia adecuado a las normas
Potencia maacutexima evacuable
descripcioacuten
La potencia maacutexima evacuable en cada punto de conexioacuten no superaraacute el 5 de la
potencia miacutenima de cortocircuito en dicho punto sin aportar nuevas instalaciones
Pmax = Scc20 (MVA)
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
Comentario Final
Una instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es
una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen
de la potencia del parque
El caacutelculo de la conexioacuten es vital para el proyecto de instalacioacuten
del parque
El anaacutelisis del conexioacuten se complementa con el anaacutelisis de control
y de operacioacuten del parque eoacutelico
