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Sistema de compensación serie sin transformador

SISTEMA DE COMPENSACION DE HUECOS DE TENSIÓN CONFORME AL

P.O. 12.3

Wind to Power System


Índice

22

1.1.-- PresentaciPresentacióón n

2.2.-- DescripciDescripcióón del sistema n del sistema

3.3.-- CaracterCaracteríísticas fundamentalessticas fundamentales

4.4.-- Requisitos del Requisitos del P.OP.O. 12.3. 12.3

5.5.-- Resultados Resultados

6.6.-- ConclusionesConclusiones


Presentación

33

La empresa W2PS ha diseñado y desarrollado (patente en tramitación PCT/ES2006/000721) un novedoso sistema de compensación de generadores asíncronos basado en un inversor estático conectado directamente (sin transformador) en serie con la línea de alimentación.

La aplicación principal de este sistema es dotar a los aerogeneradores de velocidad fija de la capacidad de continuidad de suministro frente a huecos de tensión conforme a lo especificado en el P.O.12.3.


Descripción del sistema

44

REDGA CompensadorSerie


Descripción del sistema

55

FiltroDC Bus Chopper Inversor

in

out


Características fundamentales

66

-Conexión serie a la red sin transformador

-Desacopla el generador de la red, por lo que en el caso de perturbación de red (huecos de tensión) evita pares torsionales bruscos en el eje del aerogenerador

-Continuidad de suministro frente huecos de tensión, incluidos fallos desequilibrados (control por fase)

-Dota a los generadores asíncronos de jaula de ardilla, instalados en los aerogeneradores de velocidad fija, de la capacidad de continuidad de suministro frente huecos de tensión, según se especifica en el P.O.12.3.



77

-Control dinámico de potencia reactiva

-Control de reactiva durante el hueco para limitar los consumos de reactiva del generador según lo especificado en el P.O.12.3

-Dota al aerogenerador de la capacidad de reactiva necesaria paraalcanzar el complemento máximo por reactiva establecido en el RD 661/2007



88

-Pérdidas reducidas en operación continua al carecer de transformador de conexión

-Opción de eliminar completamente las pérdidas en operación continua y realizar la compensación de reactiva mediante un dispositivo paralelo. Sistema diseñado UNICAMENTE para huecos de tensión



99

-Arranque suave (por aumento progresivo de la tensión del estator)

-Optimización de pérdidas (posibilidad funcionamiento con campo debilitado a bajas cargas)

-Amortiguamiento de flujo del estator durante la falta, reducción de oscilaciones de par y potencia

-Reducido coste €/MW compensado


Requisitos del P.O. 12.3

1010

Curva tensión - tiempo Curva corriente reactiva - tensión


Requisitos del P.O. 12.3

1111

Consumos de activa y reactiva máximos admisibles


Resultados del Procedimiento de Verificación

1212

Hueco trifásico

0.5 1 1.5 2-1000

-500

0

500

1000

tiempo [s]

[V]

Tensión de red Fase-neutro



1313

Hueco trifásico (carga parcial)

0.5 1 1.5 2-400

-200

0

200

400

PQ red

[kW

, k

VA

r]

0.5 1 1.5 2

0

0.5

1

Iq/Itotal

tiempo [s]

[pu]



1414


+0.54 puConsumo Ir<1.5·In (20ms)

ZONA C

+0.96 puIr/Itot > 0.9 p.u.

+0.01 puConsumo Q<5% Pn (20 ms)

0.0 puConsumo P<10% Pn (20 ms)

ZONA B

0.0 puConsumo Q<60% Pn (20 ms)

ZONA A

RESULTADOSFALTAS TRIFÁSICAS (REQUISITOS P.O. 12.3)



1515


0.5 1 1.5 21500

1502

1504Velocidad del rotor

[rpm

]

0.5 1 1.5 2-2000

-1000

0Par electromagnetico

[Nm

]

0.5 1 1.5 2-500

0

500Is abc

tiempo [s]

[A]



1616

Hueco trifásico (plena carga)

0.5 1 1.5 2-500

0

500

1000PQ red

[kW

, kV

Ar]

0.5 1 1.5 2

0

0.5

1

Iq/Itotal

tiempo [s]

[pu]



1717


+0.62 puConsumo Ir<1.5·In (20ms)

ZONA C

+0.96 puIr/Itot > 0.9 p.u.



ZONA B


ZONA A




1818


0.5 1 1.5 21500

1510


[rpm

]

0.5 1 1.5 2

-5000

-4000

-3000

Par electromagnetico

[Nm

]

0.5 1 1.5 2-2000

0

2000Is abc

tiempo [s]

[A]



1919

Hueco bifásico

0.5 1 1.5 2-1000

-500

0

500

1000

tiempo [s]

[V]

Tensión de red Fase-neutro



2020

Hueco bifásico (carga parcial)

0.5 1 1.5 2

-200

0

200

400

PQ red

[kW

, K

VA

r]

0.5 1 1.5 2-1

-0.5

0

0.5

1

Iq/Itotal

tiempo [s]

[pu]



2121



0.0 puConsumo neto Ea<45%Pn·100ms


0.0 puConsumo neto Er<40%Pn·100ms

ZONA B




2222


0.5 1 1.5 21500

1502


[rpm

]

0.5 1 1.5 2-2000

-1000

0Par electromagnetico

[Nm

]

0.5 1 1.5 2-500

0

500Is abc

tiempo [s]

[A]



2323

Hueco bifásico (plena carga)

0.5 1 1.5 2-500

0

500

1000PQ red

[kW

, K

VA

r]

0.5 1 1.5 2-1

-0.5

0

0.5

1

Iq/Itotal

tiempo [s]

[pu]



2424



0.0 puConsumo neto Ea<45%Pn·100ms


0.0 puConsumo neto Er<40%Pn·100ms

ZONA B




2525


0.5 1 1.5 21500

1510


[rpm

]

0.5 1 1.5 2-6000

-4000

-2000Par electromagnetico

[Nm

]

0.5 1 1.5 2-2000

0

2000Is abc

tiempo[s]

[A]


Conclusiones

2626

-El sistema de compensación permite cumplir los requisitos de continuidad de suministro frente a huecos de tensión establecidos en el P.O. 12.3

-El sistema de compensación tiene capacidad de regulación dinámica de potencia reactiva: puede emplearse también para alcanzar el máximo complemento por reactiva establecido en RD 661/2007

-El sistema de compensación tiene un coste reducido por MW compensado.

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