Efectos en la Red Fortaleza de la red Fluctuaciones de tensión Flicker Armónicos.
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Efectos en la Red • Fortaleza de la red • Fluctuaciones de tensión • Flicker • Armónicos
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Efectos en la Red
bull Fortaleza de la red
bull Fluctuaciones de tensioacuten
bull Flicker
bull Armoacutenicos
Fortaleza de la Redbull 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 SF
SFVIM
Este punto consideraFlujo de cargaFlujo de carga en la red eleacutectricaAnaacutelisis de transitoriosAnaacutelisis de transitorios de conexioacuten y fallasIntercambio de energiacuteaIntercambio de energiacutea con la red
El anaacutelisis del comportamiento de la red eleacutectrica ante la conexioacuten de un conexioacuten de un aerogeneradoraerogenerador debe considerar posibles perturbacionesperturbaciones al sistema eleacutectrico existente o hacia la misma instalacioacuten lo que motivariacutea mayor mantenimiento de la unidad
Calidad de suministroLa 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 encambio 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 ondasinusoidal En global se puede caracterizar el suministro con los siguientes paraacutemetros seguacuten las normas vigentes1048707 Frecuencia1048707 Amplitud de la tensioacuten suministrada1048707 Variaciones de la tensioacuten suministrada1048707 Variaciones raacutepidas de tensioacuten1048707 Huecos de tensioacuten
1048707 Interrupciones breves de la tensioacuten suministrada1048707 Interrupciones largas de la tensioacuten suministrada1048707 Sobretensiones temporales en la red entre fases y tierra1048707 Sobretensiones transitorias entre fases y tierra1048707 Desequilibrio de la tensioacuten suministrada1048707 Tensiones armoacutenicas1048707 Tensiones interarmoacutenicas1048707 Sentildeales de transmisioacuten de informacioacuten por la redEn 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 estaacuteticoYa 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 redesAnteriormente 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 rectangularsiendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que correspondeA la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuentede energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacutenPitch
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 continuoLa generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento continuo es causada por1048707 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 Tensioacutenbull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVarndash P = Potencia activa kWndash 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 incluyenndash Capacitores para corregir el factor de potenciandash Transformadores con control automaacutetico de voltaje
(AVR)ndash Refuerzo de la red
SSG V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Inpu
t V
alue
50x10-3
403020100Seconds
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
01123
Phase C Current
-21-10
01021
Phase B Current
-17-909
17Phase A Current
-11197-5598
05598
11197Phase C-N Voltage
-11030-5515
05515
11030Phase B-N Voltage
-11156-5578
05578
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 software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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Fortaleza de la Redbull 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 SF
SFVIM
Este punto consideraFlujo de cargaFlujo de carga en la red eleacutectricaAnaacutelisis de transitoriosAnaacutelisis de transitorios de conexioacuten y fallasIntercambio de energiacuteaIntercambio de energiacutea con la red
El anaacutelisis del comportamiento de la red eleacutectrica ante la conexioacuten de un conexioacuten de un aerogeneradoraerogenerador debe considerar posibles perturbacionesperturbaciones al sistema eleacutectrico existente o hacia la misma instalacioacuten lo que motivariacutea mayor mantenimiento de la unidad
Calidad de suministroLa 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 encambio 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 ondasinusoidal En global se puede caracterizar el suministro con los siguientes paraacutemetros seguacuten las normas vigentes1048707 Frecuencia1048707 Amplitud de la tensioacuten suministrada1048707 Variaciones de la tensioacuten suministrada1048707 Variaciones raacutepidas de tensioacuten1048707 Huecos de tensioacuten
1048707 Interrupciones breves de la tensioacuten suministrada1048707 Interrupciones largas de la tensioacuten suministrada1048707 Sobretensiones temporales en la red entre fases y tierra1048707 Sobretensiones transitorias entre fases y tierra1048707 Desequilibrio de la tensioacuten suministrada1048707 Tensiones armoacutenicas1048707 Tensiones interarmoacutenicas1048707 Sentildeales de transmisioacuten de informacioacuten por la redEn 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 estaacuteticoYa 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 redesAnteriormente 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 rectangularsiendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que correspondeA la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuentede energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacutenPitch
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 continuoLa generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento continuo es causada por1048707 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 Tensioacutenbull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVarndash P = Potencia activa kWndash 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 incluyenndash Capacitores para corregir el factor de potenciandash Transformadores con control automaacutetico de voltaje
(AVR)ndash Refuerzo de la red
SSG V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Inpu
t V
alue
50x10-3
403020100Seconds
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
01123
Phase C Current
-21-10
01021
Phase B Current
-17-909
17Phase A Current
-11197-5598
05598
11197Phase C-N Voltage
-11030-5515
05515
11030Phase B-N Voltage
-11156-5578
05578
11156Phase A-N Voltage
0
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3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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Este punto consideraFlujo de cargaFlujo de carga en la red eleacutectricaAnaacutelisis de transitoriosAnaacutelisis de transitorios de conexioacuten y fallasIntercambio de energiacuteaIntercambio de energiacutea con la red
El anaacutelisis del comportamiento de la red eleacutectrica ante la conexioacuten de un conexioacuten de un aerogeneradoraerogenerador debe considerar posibles perturbacionesperturbaciones al sistema eleacutectrico existente o hacia la misma instalacioacuten lo que motivariacutea mayor mantenimiento de la unidad
Calidad de suministroLa 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 encambio 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 ondasinusoidal En global se puede caracterizar el suministro con los siguientes paraacutemetros seguacuten las normas vigentes1048707 Frecuencia1048707 Amplitud de la tensioacuten suministrada1048707 Variaciones de la tensioacuten suministrada1048707 Variaciones raacutepidas de tensioacuten1048707 Huecos de tensioacuten
1048707 Interrupciones breves de la tensioacuten suministrada1048707 Interrupciones largas de la tensioacuten suministrada1048707 Sobretensiones temporales en la red entre fases y tierra1048707 Sobretensiones transitorias entre fases y tierra1048707 Desequilibrio de la tensioacuten suministrada1048707 Tensiones armoacutenicas1048707 Tensiones interarmoacutenicas1048707 Sentildeales de transmisioacuten de informacioacuten por la redEn 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 estaacuteticoYa 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 redesAnteriormente 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 rectangularsiendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que correspondeA la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuentede energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacutenPitch
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 continuoLa generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento continuo es causada por1048707 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 Tensioacutenbull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVarndash P = Potencia activa kWndash 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 incluyenndash Capacitores para corregir el factor de potenciandash Transformadores con control automaacutetico de voltaje
(AVR)ndash Refuerzo de la red
SSG V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Inpu
t V
alue
50x10-3
403020100Seconds
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
01123
Phase C Current
-21-10
01021
Phase B Current
-17-909
17Phase A Current
-11197-5598
05598
11197Phase C-N Voltage
-11030-5515
05515
11030Phase B-N Voltage
-11156-5578
05578
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 software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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Calidad de suministroLa 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 encambio 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 ondasinusoidal En global se puede caracterizar el suministro con los siguientes paraacutemetros seguacuten las normas vigentes1048707 Frecuencia1048707 Amplitud de la tensioacuten suministrada1048707 Variaciones de la tensioacuten suministrada1048707 Variaciones raacutepidas de tensioacuten1048707 Huecos de tensioacuten
1048707 Interrupciones breves de la tensioacuten suministrada1048707 Interrupciones largas de la tensioacuten suministrada1048707 Sobretensiones temporales en la red entre fases y tierra1048707 Sobretensiones transitorias entre fases y tierra1048707 Desequilibrio de la tensioacuten suministrada1048707 Tensiones armoacutenicas1048707 Tensiones interarmoacutenicas1048707 Sentildeales de transmisioacuten de informacioacuten por la redEn 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 estaacuteticoYa 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 redesAnteriormente 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 rectangularsiendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que correspondeA la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuentede energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacutenPitch
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 continuoLa generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento continuo es causada por1048707 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 Tensioacutenbull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVarndash P = Potencia activa kWndash 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 incluyenndash Capacitores para corregir el factor de potenciandash Transformadores con control automaacutetico de voltaje
(AVR)ndash Refuerzo de la red
SSG V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Inpu
t V
alue
50x10-3
403020100Seconds
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
01123
Phase C Current
-21-10
01021
Phase B Current
-17-909
17Phase A Current
-11197-5598
05598
11197Phase C-N Voltage
-11030-5515
05515
11030Phase B-N Voltage
-11156-5578
05578
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 software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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1048707 Interrupciones breves de la tensioacuten suministrada1048707 Interrupciones largas de la tensioacuten suministrada1048707 Sobretensiones temporales en la red entre fases y tierra1048707 Sobretensiones transitorias entre fases y tierra1048707 Desequilibrio de la tensioacuten suministrada1048707 Tensiones armoacutenicas1048707 Tensiones interarmoacutenicas1048707 Sentildeales de transmisioacuten de informacioacuten por la redEn 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 estaacuteticoYa 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 redesAnteriormente 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 rectangularsiendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que correspondeA la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuentede energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacutenPitch
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 continuoLa generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento continuo es causada por1048707 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 Tensioacutenbull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVarndash P = Potencia activa kWndash 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 incluyenndash Capacitores para corregir el factor de potenciandash Transformadores con control automaacutetico de voltaje
(AVR)ndash Refuerzo de la red
SSG V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
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150
Inpu
t V
alue
50x10-3
403020100Seconds
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
01123
Phase C Current
-21-10
01021
Phase B Current
-17-909
17Phase A Current
-11197-5598
05598
11197Phase C-N Voltage
-11030-5515
05515
11030Phase B-N Voltage
-11156-5578
05578
11156Phase A-N Voltage
0
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3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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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 rectangularsiendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que correspondeA la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuentede energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacutenPitch
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 continuoLa generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento continuo es causada por1048707 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 Tensioacutenbull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVarndash P = Potencia activa kWndash 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 incluyenndash Capacitores para corregir el factor de potenciandash Transformadores con control automaacutetico de voltaje
(AVR)ndash Refuerzo de la red
SSG V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Inpu
t V
alue
50x10-3
403020100Seconds
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
01123
Phase C Current
-21-10
01021
Phase B Current
-17-909
17Phase A Current
-11197-5598
05598
11197Phase C-N Voltage
-11030-5515
05515
11030Phase B-N Voltage
-11156-5578
05578
11156Phase A-N Voltage
0
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3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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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 rectangularsiendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que correspondeA la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuentede energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacutenPitch
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 continuoLa generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento continuo es causada por1048707 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 Tensioacutenbull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVarndash P = Potencia activa kWndash 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 incluyenndash Capacitores para corregir el factor de potenciandash Transformadores con control automaacutetico de voltaje
(AVR)ndash Refuerzo de la red
SSG V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
-150
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150
Inpu
t V
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50x10-3
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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
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Phase C Current
-21-10
01021
Phase B Current
-17-909
17Phase A Current
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11197Phase C-N Voltage
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Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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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 rectangularsiendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que correspondeA la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuentede energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacutenPitch
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 continuoLa generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento continuo es causada por1048707 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 Tensioacutenbull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVarndash P = Potencia activa kWndash 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 incluyenndash Capacitores para corregir el factor de potenciandash Transformadores con control automaacutetico de voltaje
(AVR)ndash Refuerzo de la red
SSG V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Inpu
t V
alue
50x10-3
403020100Seconds
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
01123
Phase C Current
-21-10
01021
Phase B Current
-17-909
17Phase A Current
-11197-5598
05598
11197Phase C-N Voltage
-11030-5515
05515
11030Phase B-N Voltage
-11156-5578
05578
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 software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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La fluctuacioacuten de tensioacuten puede ser senoidal o rectangularsiendo esta figura la fluctuacioacuten de voltaje que correspondeA la unidad de emisioacuten de flicker
Espectro de potencia medido de una fuentede energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacutenPitch
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 continuoLa generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento continuo es causada por1048707 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 Tensioacutenbull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVarndash P = Potencia activa kWndash 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 incluyenndash Capacitores para corregir el factor de potenciandash Transformadores con control automaacutetico de voltaje
(AVR)ndash Refuerzo de la red
SSG V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
-150
-100
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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
01123
Phase C Current
-21-10
01021
Phase B Current
-17-909
17Phase A Current
-11197-5598
05598
11197Phase C-N Voltage
-11030-5515
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11030Phase B-N Voltage
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3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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
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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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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Espectro de potencia medido de una fuentede energiacutea eoacutelica de 225 kW con regulacioacutenPitch
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 continuoLa generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento continuo es causada por1048707 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 Tensioacutenbull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVarndash P = Potencia activa kWndash 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 incluyenndash Capacitores para corregir el factor de potenciandash Transformadores con control automaacutetico de voltaje
(AVR)ndash Refuerzo de la red
SSG V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Inpu
t V
alue
50x10-3
403020100Seconds
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
01123
Phase C Current
-21-10
01021
Phase B Current
-17-909
17Phase A Current
-11197-5598
05598
11197Phase C-N Voltage
-11030-5515
05515
11030Phase B-N Voltage
-11156-5578
05578
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 software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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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 continuoLa generacioacuten de flicker por parte de un parque eoacutelico en funcionamiento continuo es causada por1048707 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 Tensioacutenbull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVarndash P = Potencia activa kWndash 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 incluyenndash Capacitores para corregir el factor de potenciandash Transformadores con control automaacutetico de voltaje
(AVR)ndash Refuerzo de la red
SSG V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
-150
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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
01123
Phase C Current
-21-10
01021
Phase B Current
-17-909
17Phase A Current
-11197-5598
05598
11197Phase C-N Voltage
-11030-5515
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11030Phase B-N Voltage
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11156Phase A-N Voltage
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Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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
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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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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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 Tensioacutenbull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVarndash P = Potencia activa kWndash 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 incluyenndash Capacitores para corregir el factor de potenciandash Transformadores con control automaacutetico de voltaje
(AVR)ndash Refuerzo de la red
SSG V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
-150
-100
-50
0
50
100
150
Inpu
t V
alue
50x10-3
403020100Seconds
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
01123
Phase C Current
-21-10
01021
Phase B Current
-17-909
17Phase A Current
-11197-5598
05598
11197Phase C-N Voltage
-11030-5515
05515
11030Phase B-N Voltage
-11156-5578
05578
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 software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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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 Tensioacutenbull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVarndash P = Potencia activa kWndash 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 incluyenndash Capacitores para corregir el factor de potenciandash Transformadores con control automaacutetico de voltaje
(AVR)ndash Refuerzo de la red
SSG V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
-150
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Inpu
t V
alue
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403020100Seconds
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
01123
Phase C Current
-21-10
01021
Phase B Current
-17-909
17Phase A Current
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05598
11197Phase C-N Voltage
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3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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Efecto de atenuacioacuten de las variaciones de tensioacuten en parques eoacutelicos con el aumento del nuacutemero de aerogeneradores
Fluctuaciones de Tensioacutenbull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVarndash P = Potencia activa kWndash 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 incluyenndash Capacitores para corregir el factor de potenciandash Transformadores con control automaacutetico de voltaje
(AVR)ndash Refuerzo de la red
SSG V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
-150
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Inpu
t V
alue
50x10-3
403020100Seconds
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
01123
Phase C Current
-21-10
01021
Phase B Current
-17-909
17Phase A Current
-11197-5598
05598
11197Phase C-N Voltage
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05515
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11156Phase A-N Voltage
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3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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Fluctuaciones de Tensioacutenbull Fluctuaciones de tensioacuten en la turbina debido a
fluctuaciones de kW y kVarndash P = Potencia activa kWndash 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 incluyenndash Capacitores para corregir el factor de potenciandash Transformadores con control automaacutetico de voltaje
(AVR)ndash Refuerzo de la red
SSG V
QXPRVVV
Δ
Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
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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
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Phase C Current
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Phase B Current
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17Phase A Current
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11197Phase C-N Voltage
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Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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Armoacutenicosbull Los armoacutenicos son
componentes de alta frecuencia agregados a la frecuencia del sistemandash 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 Ejemplondash THD de corrientes= 62
-150
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0
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Inpu
t V
alue
50x10-3
403020100Seconds
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
01123
Phase C Current
-21-10
01021
Phase B Current
-17-909
17Phase A Current
-11197-5598
05598
11197Phase C-N Voltage
-11030-5515
05515
11030Phase B-N Voltage
-11156-5578
05578
11156Phase A-N Voltage
0
1
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4
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3ordm armoacutenica 5ordm armoacutenica 7ordm armoacutenica 9ordm armoacutenica 11ordm armoacutenica
Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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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
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Phase C Current
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Phase B Current
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17Phase A Current
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11197Phase C-N Voltage
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Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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
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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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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Armoacutenicas de tensioacuten - THDv=289 Armoacutenicas de corriente - THDi=721
Mediante un software software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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
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MODELO DE GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE DISTRIBUCIOacuteN
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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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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Mediante un software software especializadoespecializado se obtienen los flujos de carga en la red y se procede a la conexioacuten del aerogenerador en la la instalacioacuteninstalacioacuten (simulacioacuten)
El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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El lugar oacuteptimolugar oacuteptimo seraacute doacutende las perturbaciones perturbaciones producidas por el ingreso producidas por el ingreso egreso del molino y el egreso del molino y el aporte al cortocircuito aporte al cortocircuito fueran insignificantesfueran insignificantes Debe probarse con diferentes aerogeneradores
Comportamiento eleacutectrico
La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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
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MODELO DE GRAN
INSTALACIOacuteN
SUBESTACIOacuteN DE DISTRIBUCIOacuteN
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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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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La tensioacuten de los aerogeneradores es menor de 1000 V ndash Esto obedece aMas de un aspecto1-Las normas de seguridad son exigentes con valores de tensioacuten mayor a este valor2- como se utilizan cables colgantes es mejor con menor tensioacuten3- Los generadores tienen menor costo
Sin embargo esto obliga al uso de transformadores que pueden estar en laMisma torre del aerogenerador o cercano En los actuales parques se Conecta cada generador a un transformador y no varios a uno solo (sistemaAntiguo)
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 ATDesde eacutesta SE se llevaraacuten las liacuteneas de AT para ser distribuidas utilizando una SE de distribucioacutenEl 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
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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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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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 aislado1 peacuterdidas de conjunto por efecto estela2 fluctuaciones de potencia suavizada3 Puede producir fenoacutemenos de armoacutenicas y flickeoLa fortaleza de la red es entonces importante para la viabilidad eleacutectrica del parqueLa 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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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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 sistemaSe 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 red1 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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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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))
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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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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
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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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
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Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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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
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No se producen cortes de mercado se admite un 15 de sobrecarga se admite sobrecarga en transformadores
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Maacutergenes de tensioacuten a respetar
Comentario FinalUna instalacioacuten eleacutectrica de conexioacuten de un parque eoacutelico no es una instalacioacuten menor Su dimensioacuten y nivel de tensioacuten dependen de la potencia del parqueEl 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
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![PRE E-Jue-4 [Modo de compatibilidad] · Fluctuaciones (FLICKER): son variaciones de la amplitud a bajas frecuencias Causas: cambios repentinos de cargas que provocan caídas de tensión](https://static.fdocuments.es/doc/165x107/5f63e49ca0990e02240479ca/pre-e-jue-4-modo-de-compatibilidad-fluctuaciones-flicker-son-variaciones-de.jpg)
