Síguenos en Facebook
Síguenos en Twitter

Sistema de compensación de enerxía reactiva no Parque Eólico Experimental Sotavento

ANTECEDENTES:


Un gran número de receptores eléctricos consumen enerxía reactiva, é dicir ao conectalos a unha rede de corrente alterna xeran un desfase entre a tensión e a intensidade que circula por ela. Este desfase provoca que a intensidade necesaria para o seu funcionamento sexa maior e que polo tanto as perdas durante o transporte desa cantidade de enerxía pola rede sexan tamén maiores, esta situación aumenta ademais a ocupación eléctrica de liñas e transformadores.

O factor de potencia é un parámetro indicador da proporción de potencia reactiva que é consumida ou xerada. Os centros de xeración eléctrica deben axudar a evitar esta situación corrixindo este desfase dende as súas instalacións, é dicir deben consumir ou xerar a enerxía reactiva solicitada polo sistema. Polo tanto os parques eólicos deben colaborar na corrección do factor de potencia.

Unha importante cantidade dos aeroxeradores instalados por todo o país son de tecnoloxía asíncrona de xaula de esquío. Sotavento posúe 19 aeroxeradores deste tipo. Esta tecnoloxía require dun sistema de compensación de reactiva (condensadores) para a corrección do factor de potencia.

Xeralmente a implementación destes sistemas de compensación era realizada polo propio fabricante e operaba de modo individualizado en cada aeroxerador. Isto era razoable no marco do RD 2818, que non esixía un axuste fino do factor de potencia, xa que permitía obter bonificacións ou sancións que dependían do grao de afastamento ao factor de potencia unitario, coa particularidade de que era calculado a partir de datos mensuais de produción. É dicir, un parque eólico que por exemplo tivese entregado certa cantidade de reactiva durante a primeira metade dun mes e consumido a mesma cantidade durante a segunda podería obter a mesma compensación que outro que tivese mantido un factor de potencia unitario durante todo o mes, o que evidentemente non parecía xusto pois o primeiro provocaría unha situación pouco favorable para a rede.

Pero tras a entrada en vigor do RD 436 ofrecíase a posibilidade de percibir bonificacións por un determinado consumo ou xeración de enerxía reactiva calculado a partir de datos cuarto-horarios, posibilidade que se mantivo co posterior RD 661.

ALCANCE:


Implantación dun sistema para o control do factor de potencia novidoso, fiable e versátil no Parque Eólico Sotavento, co fin de maximizar os complementos por enerxía reactiva considerados na normativa no momento do desenvolvemento do proxecto.

OBXECTIVOS:


  • Creación dun sistema centralizado para o control do factor de potencia evitando que cada aeroxerador opere individualmente
  • Adecuación do sistema tanto para a recepción de consignas externas de factor de potencia como para a programación por tramos horarios
  • Proporcionar de xeito preciso e inmediato o factor de potencia asignado para cada momento
  • Elaboración dun sistema independente do fabricante da máquina, que garanta a aplicabilidade en calquera parque eólico de aeroxeradores de gaiola de esquío
  • Minimizar o desgaste de elementos eléctricos vinculados aos sistemas de compensación

Baixo estes obxectivos principais o sistema foi capaz de optimizar a bonificación por enerxía reactiva aproveitando ao máximo os equipos existentes e reducindo o número de operacións sobre as baterías de condensadores.

SITUACIÓN INICIAL:


Nun parque eólico de máquinas de gaiola de esquío, a enerxía reactiva compénsase por medio de condensadores, a nivel de aeroxerador en baixa tensión e a nivel de subestación en media tensión. En concreto, o Parque Eólico Sotavento contaba con 4,630 MVAr a nivel de aeroxeradores e con dous chanzos de reactiva de 1,215 MVAr na subestación. Xeralmente este modelo de compensación non está deseñado, nin é capaz de operar para consignas dadas do factor de potencia. Os principais problemas que presentaba este modelo de xestión de potencia reactiva eran os seguintes:

  • En ocasións os aeroxeradores traballaban cun número de condensadores escaso para obter un f.d.p. unitario a partir de certos niveis de xeración de potencia activa. Esta deficiencia debía ser corrixida independentemente dende a subestación por medio das baterías de condensadores de media tensión
  • Os chanzos de regulación en media tensión eran demasiado grandes para facer un axuste fino, e eran precisamente os encargados de levar a cabo o axuste final
  • A conexión das baterías de condensadores dos aeroxeradores realizábase exclusivamente por tramos de potencia. Cada tramo de potencia producida por cada aeroxerador levaba asociado un número de condensadores que se conectaban á rede. Máis activa implicaba máis reactiva
  • As avarías en condensadores non eran detectadas. Unha máquina podía estar a operar cun condensador sen coñecer o seu estado
  • Producíanse desconexións de etapas sen que se tivesen en conta os tempos de seguridade
  • Os sistemas con tiristores, encargados de conectar os condensadores, fallaban con demasiada frecuencia, provocando correntes asimétricas por fallos nas diferentes fases
  • Non existía información sobre avarías de etapas en tempo real

SOLUCIÓN PROPOSTA:


Propúxose para o alcance dos obxectivos descritos e como solución aos problemas encontrados, o deseño dun controlador central que xestionase un conxunto de reguladores locais de reactiva que admitisen consignas externas, onde o controlador central desenvolvía as seguintes tarefas:

  • Captación de datos mediante analizadores instalados en cada un dos aeroxeradores e na subestación
  • Cálculo a partir destes datos da cantidade de potencia reactiva necesaria a nivel global para alcanzar o factor de potencia desexado no punto de evacuación
  • Análise e identificación do número de condensadores a conectar sobre a base de reducir o número de operacións sobre estes, en especial sobre os de media tensión por ter un maior tempo de descarga. Neste paso hanse de descartar os condensadores non operativos, ben porque estean danados ou ben porque o aeroxerador ao que pertencen non estea conectado
  • Envío da orde a cada un dos controladores de cada máquina e da subestación para que estes actúasen sobre os condensadores pertinentes

METODOLOXÍA / FASES DO PROXECTO:


  1. Estudo das condicións iniciais dos sistemas de compensación de reactiva de cada un dos aeroxeradores e da subestación
  2. Deseño do esquema de regulación aproveitando ao máximo os equipos existentes co obxecto de intervir o menos posible
  3. Elaboración e simulación dun algoritmo de control universal en colaboración coa Universidade de Vigo que logre un equilibrio óptimo entre máxima bonificación e número de operacións a realizar sobre condensadores
  4. Modificacións nos sistemas de compensación
  5. Selección e implantación de equipos
  6. Deseño e instalación da rede de comunicacións

SITUACIÓN ACTUAL:


Realizado.

DOCUMENTACIÓN


Descrición Idioma Tamaño Descargar
Sistema de compensación de enerxía reactiva no Parque Eólico de Sotavento Castelán 1.075 Kb
logo pdf