Control integral de tensiones en las redes de media y baja tensión

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1 Sesiones de trabajo temáticas ticas sobre ideas de proyectos FUTURED 24 de marzo de 2011 Control integral de tensiones en las redes de media y baja tensión José Luis Martínez Ramos

2 Asociación de Investigación y Cooperación Industrial de Andalucía Asociación de Investigación sin animo de lucro vinculada a la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Sevilla Posee calificación nacional y autonómica de Centro de Innovación y Tecnología (CIT) Creada en 1982 Sectores de trabajo: Aeroespacial Bioingeniería Energía y Medio ambiente Fabricación y Materiales Organización y Producción Infraestructuras y Transportes TIC

3 Asociación de Investigación y Cooperación Industrial de Andalucía 32 Grupos de Trabajo, compuestos por 135 doctores, 70 ingenieros, 20 técnicos y 15 administrativos. Becas de colaboración en proyectos: 21 becas de doctorado y 550 becas a estudiantes de ingeniería. Infraestructura: Laboratorios y equipos de la ETSI. Grupo de trabajo en Sistemas Eléctricos de Potencia: 21 componentes, todos titulados superiores en ingeniería, 12 de los cuales son doctores.

4 Problemas de sobretensiones debido a la generación distribuida Las actuales redes de distribución están avanzando hacia las redes inteligentes y flexibles del futuro conocidas como smart-grids, con elevados niveles de generación distribuida, almacenamiento y nuevos agentes (coche eléctrico). La integración de generación en las redes MT y BT crea sobretensiones al invertir el sentido de los flujos de potencia. Constituye una fuerte limitación a la integración de mayores recursos de generación distribuida.

5 Problemas de sobretensiones debido a la generación distribuida Línea de 20 kv 1,10 1,09 1,08 Ve/ Vr 1,07 1,06 1,05 1,04 5 Km 10 Km 15 Km 20 Km 1,03 1,02 1,01 1, P (MW) Los problemas se agravan a menores niveles de tensión (MT y especialmente BT), al aumentar la distancia a la subestación o CT de cabecera, y al aumentar la potencia inyectada en la red.

6 Problemas de sobretensiones debido a la generación distribuida Cable de 400 V 1,30 1,25 Ve/ Vr 1,20 1, m 500 m 750 m 1000 m 1,10 1,05 1,00 0 0,05 0,1 0,15 0,2 P (MW) Con los recursos y la regulación actual es complicado establecer un control de las tensiones de la red. Es necesario desarrollar tecnologías y algoritmos de control que permitan asegurar los niveles de calidad de suministro exigibles.

7 Control de tensión ejercido por la propia generación distribuida 3.00 Ratio S/P V 20 kv subterráneo 20 kv aéreo 66 kv 132 kv 220 kv La primera línea de actuación sería la gestión adecuada de la generación distribuida para facilitar el control de la tensión. No obstante, requeriría sobredimensionar los equipos, implicando una fuerte inversión. Es posible incorporar nuevos equipos como almacenamiento o compensadores estáticos.

8 Control integrado de los distintos recursos Es necesario coordinar el control en la subestación (tomas del transformador) con los recursos de generación distribuida aguas abajo, junto al resto de equipos de control de tensiones presentes en las redes MT y BT. Necesidad: Comunicaciones Automatización del control Adaptación a las distintos escenarios que se pueden presentar

9 Transformadores MT/BT con tomas estáticas conmutables en carga Para facilitar la integración de generación distribuida en MT y BT sería muy conveniente poder actuar sobre los transformadores de los CTs: Permite trabajar con un rango de tensiones más amplio en MT, facilitando la integración de más potencia en dicho nivel. Ayuda a controlar las tensiones en BT, con una estructura similar a la de MT. Permite jerarquizar el control de tensiones en las redes MT y BT.

10 Enlaces de continua en las redes MT y BT Posibilidad de mallar las redes en MT y BT mediante enlaces de continua: Facilitan el control de tensiones, controlando las tensiones en ambos extremos del enlace Permiten controlar el flujo de potencia activa entre los extremos del enlace No aumentan la potencia de cortocircuito Permiten la integración directa de energía fotovoltaica en el enlace de continua, sustituyendo los inversores.

11 Resumen Es necesario desarrollar nuevas tecnologías y algoritmos de control que permitan asegurar los niveles de calidad de suministro exigibles. Entre las tecnologías que pueden ser incorporadas a las actuales para facilitar el control de tensiones de la red cabe destacar las siguientes: Generación distribuida y almacenamiento con inversores en fuente de tensión (fotovoltaica, eólica de velocidad variable, microcogeneración, baterías, volantes de inercia, etc.) Cogeneraciones basadas en generadores síncronos. Dispositivos basados en electrónica de potencia, como Transformadores MT/BT con tomas estáticas conmutables en carga, D-STATCOM o enlaces de continua. En la actualidad, no existe una aproximación integral a la solución del problema, utilizándose diferentes estrategias según el nivel de tensión, más o menos subordinadas entre sí. Un planteamiento global y coordinado redundaría en una mejor calidad del servicio y facilitaría la integración de la generación distribuida.

12 Problemas de sobretensiones debido a la generación distribuida Los enlaces de continua facilitan el control de los flujos de potencia activa entre las líneas enlazadas, permitiendo asimismo el control de la potencia reactiva en ambos extremos.

13 Problemas de sobretensiones debido a la generación distribuida Desarrollo de transformadores con cambiadores de tomas de estado sólido: Más rápidos Permiten cambio de tomas en carga Más fiables?

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