En al caso de fallas en la red las corrientes de corto circuito pueden ser muy bajas para activar los dispositivos de protección cuando las turbinas eólicas se desconectan como consecuencia de la falla en la red. Por lo tanto especialmente en áreas con alta participación de turbinas eólicas y falta de capacidad de generación convencional es también una necesidad para las turbinas eólicas soportar la red en caso de condiciones anormales de operación [9].
En el caso de un error en la red los generadores deben alimentar una corriente reactiva a la red con el fin de dar soporte al voltaje de la red. Las turbinas eólicas no deben absorber potencia reactiva desde el punto de interconexión cuando ocurra una falla ni tampoco en el periodo de recuperación del voltaje después de la falla [9].
En general todo sistema eléctrico está expuesto a fallas en cualquier parte de su estructura. Esto se manifiesta en una escala de tiempo de milisegundos a segundos como una disminución del voltaje en la red y una eventual variación de la frecuencia, así como en otros fenómenos transitorios [82].
En estas condiciones, algunos generadores podrían desconectarse y así agravar las condiciones producidas por la falla. Entonces para asegurar la integridad del sistema eléctrico es necesario que todos los generadores de cualquier tipo de tecnología permanezcan en operación [82].
A diferencia de las convencionales, las centrales eólicas podrían no contribuir a la estabilización del sistema eléctrico en condiciones de falla. Lo anterior se deriva de esquemas de protección que desconectan los aerogeneradores instantáneamente de la red, y dejan al sistema con menos recursos para superar el problema [82].
A fin de minimizar los efectos de la pérdida de generación, es indispensable que las centrales eólicas cumplan con ciertos requisitos para su conexión y desconexión del sistema, así como para su funcionamiento, los cuales se incluyen en un Código de Red [82]. Tomando en cuenta lo anterior y debido a las características intermitentes de la generación de las centrales eólicas, para garantizar una operación segura y confiable del SIN con plantas eólicas conectadas, el CENACE publicó el documento Requerimientos para
Este código especifica que los aerogeneradores deben tener las opciones de control de voltaje y de control del factor de potencia en el rango de 0.95 en atraso o adelanto. En estado permanente el parque de generación debe operar y mantenerse conectado ante fluctuaciones que no excedan un rango de ± 5% de Tensión nominal y hasta un ± 10% en condiciones de emergencia [83].
El parque de generación deberá tener la capacidad de soportar fallas transitorias externas y en el punto de interconexión sin desconectarse del sistema eléctrico, debido al abatimiento del voltaje por la falla y su recuperación a un nivel estable de postfalla, manteniendo su equipo de compensación de potencia reactiva conectado [83].
El tiempo especificado de duración de falla en el punto de interconexión es de 150 ms. En la figura 4.24 se muestra el hueco de tensión que incluye efectos de fallas en el punto de interconexión y externas que debe soportar el parque de generación eólico sin desconectarse de la red eléctrica [83].
Figura 4.24 Caída de Tensión especificada en el Código de Red mexicano [83].
Una vez liberada la falla, el sistema eléctrico se recuperará al 80% del voltaje en un tiempo de 1000 ms del inicio de la falla, con la participación de todos los elementos conectados al sistema eléctrico, ante esto el parque eólico no deberá dispararse [83].
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ANÁLISIS DE CASOS ESPECÍFICOS DE APLICACIÓN
CAPÍTULO
EN SISTEMAS ELÉCTRICOS
5.0 INTRODUCCIÓN
5.0 INTRODUC
5.1 INTRODUCCIÓN
Para realizar un análisis de la aplicación de generación renovable con fuentes eólica y solar en sistemas eléctricos se ha elegido la zona norte del estado de Baja California Norte, específicamente la zona de La Rumorosa ya que es una zona que cuenta con gran recurso eólico, y una región cercana llamada El Florido para generación solar. Además de contar con recursos eólicos y solares importantes, tienen cercanía a líneas eléctricas de transmisión y características topográficas favorables.
Existe un proyecto de un Parque Eólico en La Rumorosa por parte del Gobierno de Baja California que consiste de 10 MW instalados y que se inauguró en enero del 2010. En este análisis se simula la instalación de estos generadores eólicos en esa zona que están conectados a la red de 230 kV.
La Rumorosa está localizada en el municipio de Tecate, Baja California con ubicación:
• Latitud: 32°34' N
• Longitud 116°38' O
La planta solar fotovoltaica se ubicará también en una zona cercana a La Rumorosa. Se va a simular un conjunto habitacional con 500 kW de potencia pico que se van a inyectar a la red de distribución de 13.8 kV en la subestación de El Florido, que está conecta a la subestación La Herradura como se ilustra en la figura 5.2.
Se analizarán por separado los efectos que tiene cada una de estas tecnologías pero por principio se presentarán las características de la red eléctrica existente en la zona y las características del software utilizado para el análisis.
Software utilizado
Para realizar las simulaciones se empleará el software DIgSILENT PowerFactory Versión 14.0.514. Este es un software que se usa para modelar generación, transmisión, distribución y redes industriales, y el análisis de la interacción de estas redes. DIgSILENT PowerFactory solventa todas las necesidades de análisis estándar de un sistema eléctrico, incluyendo aplicaciones de las nuevas tecnologías como la eólica y la solar.
El diagrama de la figura 5.1 resume el procedimiento seguido en este capítulo para realizar los estudios de generación con fuentes renovables en una red eléctrica que aplica tanto para generación solar como eólica.
Figura 5.1 Diagrama de bloques del procedimiento seguido para realizar el análisis de las fuentes renovables instaladas en una red eléctrica.
El objetivo de estos estudios es cuidar que los generadores operando no afecten el funcionamiento normal de la red y en su caso corregir la variación al instalar menor generación o realizar cambio de equipo eléctrico o de la configuración de la red para que ésta soporte los efectos que los generadores producen.