La interconexión de generación distribuida a la red, modifica la potencia de cortocircuito del sistema. El nivel de ese aporte depende de la potencia relativa, del tipo de generador y de la interfase empleada. De estos tres elementos, el que requiere mayor análisis es el tipo de generador, ya que por la amplia variedad de fuentes pueden emplearse equipos distintos. Los generadores con excitación dependiente de la tensión de red, suministran corrientes de cortocircuito en base a las energías almacenadas en magnetismo o en capacitores, por ello la duración del aporte no supera a un ciclo. Los equipos de excitación independiente, como el sincrónico y asincrónico con doble alimentación, suministran corrientes de duración limitada por las protecciones, por lo que su aporte debe estudiarse como el correspondiente a la red de potencia [77]. La generación fotovoltaica prácticamente no aporta corriente de corto circuito.
El aporte del generador al sistema, depende del tipo de conexión de su devanado en el estator, triángulo o estrella y de la forma de puesta a tierra del neutro. Cada tipo de conexión del generador y del transformador de interconexión, requieren un estudio específico de su protección, no pudiendo extender directamente los conceptos de las grandes centrales. Las normas ANSI/IEEE presentaban una guía para realizar el estudio de la protección según el tipo de equipo usado [77].
Las posibles fuentes de cortocircuito que encontramos en una red eléctrica son [8]:
• Redes de alimentación a la distribución pública
• Generadores
• Retorno de potencia proveniente de máquinas rotantes (motores,...) o desde redes a través de transformadores MT/MT o MT/BT (siempre que exista una fuente del otro lado).
Definimos a la potencia de cortocircuito como el máximo valor de potencia que la red puede proveer a una instalación durante una falla en ella, Se expresa en MVA o en kVA para un voltaje de operación determinado:
CC
CC V I
S = 3⋅ ⋅ (4.39)
Donde:
Scc: potencia de cortocircuito trifásico en el nodo donde se produce la falla. V: Voltaje compuesto nominal del nivel del sistema donde se produce la falla.
Icc: Intensidad de cortocircuito trifásica una vez establecido el régimen permanente de la
falla (componente simétrica).
La potencia de cortocircuito es de alguna manera una medida de los esfuerzos (térmicos y electrodinámicos) que introduce el cortocircuito. De los parámetros anteriormente mencionados el único que tiene significado real es la intensidad de cortocircuito al ser este el valor que debe cortar el interruptor cuando se ha producido la falla. En los primeros instantes es obvio que el voltaje de falla no es el nominal sino un muy inferior que dependerá en valor de la fortaleza de la red. Una vez despejada la falla sí que aparecerá el voltaje nominal entre los bordes del interruptor [8].
La potencia de cortocircuito depende directamente de la configuración de la red y las impedancias de sus componentes: líneas, cables, transformadores, motores, y todo componente que sea atravesado por la corriente de cortocircuito.
El nivel de potencia de corto circuito en un punto dado en la red eléctrica es una medida de su robustez y, mientras que no es un parámetro directo en la calidad de voltaje, tiene una gran influencia. La habilidad de la red para absorber disturbios está directamente relacionada al nivel de potencia de corto circuito del punto en cuestión. Cualquier punto (O) en la red puede ser modelado como un circuito equivalente como se muestra en la figura 4.20.
Figura 4.20. Circuito equivalente [14]
Lejos del punto, el voltaje puede ser tomado como constante por ejemplo no influenciado por las condiciones en O. El voltaje en este punto remoto es designado como VCC y el nivel
de potencia de corto circuito SCC en MVA puede ser encontrado como VCC2/ZCC donde ZCC
es la impedancia de la línea [14].
Es obvio de la figura 4.19, que si la impedancia ZCC es pequeña entonces las variaciones de
entonces las variaciones de voltaje serán grandes. Robusta y débil son términos relativos. Para cualquier instalación eólica dada de capacidad instalada P (MW) la relación RCC= SCC/P es una medida de su robustez. La red es fuerte con respecto a la instalación si RSC es
mayor de 20 a 25 veces y débil para valores de RCC menores a 8 o 10 veces. Dependiendo
del tipo de equipo eléctrico en la turbina eólica ellos pueden ser algunas veces operados exitosamente bajo condiciones débiles [17]. Otra medida importante es la relación X/R la cual para una falla en un punto dado, es la relación entre los equivalentes de Thévenin para las redes de reactancia y de resistencia [14]. En redes de distribución esta relación por lo general es pequeña puesto que existen líneas largas hasta los centros de consumo lo que hace que aumente la resistencia y disminuya la relación X/R. Se debe tener cuidado particular para turbinas eólicas solas o en pequeñas cantidades ya que ellas tienden a causar relativamente mayores disturbios que instalaciones con muchas unidades.
4.5.6 Efectos de la generación distribuida en la regulación frecuencia – potencia
La estabilidad de frecuencia en los sistemas eléctricos de potencia depende en su mayor parte de la generación conectada a la red de transmisión siempre y cuando no haya cantidades significativas de generación conectadas en las redes de distribución. Actualmente la proporción de generación distribuida no ocupa una cantidad tan importante sin embargo conforme crezca esta proporción de generación en las redes de distribución, se podría tener una repercusión en la estabilidad del sistema que necesita ser estudiada.
En el caso concreto de los aerogeneradores, su reciente trayectoria los hace ser considerados como piezas clave en este problema: elevado número de instalaciones, previsiones de un importante incremento de éstas y aumento progresivo de la potencia unitaria de parques. Estos grupos, formados tradicionalmente en base a generadores asíncronos, tienden a ser reemplazados en las nuevas generaciones por unidades electrónicamente reguladas de forma que, de cara a la red, constituyen verdaderos grupos síncronos (máquinas doblemente alimentadas – DFIM), lo que abre las puertas a su utilización como máquinas contribuyentes a la regulación de frecuencia-potencia y/o tensión [56].