FUNCIONAMIENTO EN ISLA DE INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS NEGOCIO DE REDES ESPAÑA

Transcripción

1 FUNCIONAMIENTO EN ISLA DE INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS NEGOCIO DE REDES ESPAÑA 2009

2 Funcionamiento en isla durante maniobras en la red de media tensión Caso 1: Condiciones peligrosas de trabajo para el personal de mantenimiento de la red SUBESTACIÓN 132/20 KV FV 1 FV 2 Interruptor línea Con el fin de poder maniobrar un seccionador de un línea de 20 kv, que está diseñado para su operación sin tensión y sin corriente, se abre el interruptor de línea. Al cerrar el seccionador perciben arco eléctrico a pesar de que la línea debería estar sin tensión. Se estudia la anomalía, verificando presencia de tensión en distintos puntos de la línea. La situación anómala permanece hasta pasados unos 40 minutos. Se produjeron dos tipos de riesgo: Riesgo de electrocución Riesgo por desprendimiento de partes del seccionador, al hacer la maniobra con carga. NEGOCIO DE REDES ESPAÑA 2

3 Funcionamiento en isla durante maniobras en la red de media tensión Caso 2: Imposibilidad de maniobrar la red por presencia de tensión FV 1 CS 1 FV 2 FV 3 SUBESTACIÓN CS 2 CS 3 L-7 SECC. 1 FIN/LINEA FV: instalación fotovoltaica CS: Centro de Seccionamiento Por trabajo programado es necesario abrir el seccionador 1 sin tensión. Al abrir el interruptor en cabecera, se verifica que hay tensión en línea en apoyo del seccionador 1. Se realizan maniobras de apertura/cierre del interruptor de cabecera de subestación y se sigue detectando tensión en línea. La tensión no desaparece en línea hasta que queda abierto interruptor en ST e interruptor intermedio en llegada de CS 2 (lo que desconecta a FV 2). Se comprueba que la generación era similar al consumo. FIN/LINEA NEGOCIO DE REDES ESPAÑA 3

4 Funcionamiento en isla durante maniobras en la red de media tensión Caso 3: Fallos de automatismos de la red SUBESTACIÓN 1 SUBESTACIÓN 2 Por mantenimiento del transformador 66/11 kv, se quiere alimentar la barra de 11 kv de la subestación 2 con un autotrafo de 20/11. Para poder cerrar el reconectador sin carga, se abre L04 de la ST 1. Al intentar cerrar la L01 de la ST 1 el interruptor abría por falta de sincronismo. Lo atribuyeron a un error del reconectador. Se revisa y no tiene avería. Causa: las instalaciones FV1 y 2 se quedan en isla manteniendo una tensión no sincronizada con la de la red. NEGOCIO DE REDES ESPAÑA 4

5 Detección de islas por parte de las instalaciones fotovoltaicas En teoría, los inversores deben disparar en caso de quedar desconectados de la red de distribución: Si la tensión se sale del margen 85% - 110% Si la frecuencia se sale del margen Hz Si se detecta que la red no está presente, mediante un sistema de protección anti-isla Sin normalizar, decidido por cada fabricante. Calculando la impedancia de la red Intentando mover la frecuencia Abierto a otros métodos Verificado en laboratorio en condiciones no representativas de las instalaciones reales de una red, especialmente de MT: Un solo inversor frente a una carga Sin presencia de otros inversores en paralelo NEGOCIO DE REDES ESPAÑA 5

6 Ensayos realizados sobre instalaciones fotovoltaicas conectadas la red de Iberdrola (1) Iberdrola realiza ensayos, con mediciones, en dos redes de 20 kv para certificar si las instalaciones fotovoltaicas se quedan en isla. Para las pruebas se conecta o desconecta generación tratando de que la corriente por cabecera de línea sea <10% de la generación. 1.El ajuste de potencias es sencillo: Se arrancan o paran inversores, (uno a uno) en parques FV mientras se mide la corriente de cabecera de línea. No se actúa sobre cargas, ni se realizan desconexiones físicas 2.Cuando la corriente es baja, se abre interruptor de cabecera: Tensión: Si consumo > generación la tensión sube (y viceversa) 7% de P 5% de V:» fuera del % disparo en decenas de miliseg.» dentro del % se queda en isla Frecuencia: no sufre grandes variaciones NEGOCIO DE REDES ESPAÑA 6

7 Ensayos realizados sobre instalaciones fotovoltaicas conectadas la red de Iberdrola (2) Protección anti-isla: Islas con inversores de un solo fabricante: probadas 2 tecnologías Tecnología que fuerza una variación de frecuencia:» disparo entre 0.2 y 0.4 segundos Con otro método (sin declarar por fabricante):» fallo de detección isla prolongada Islas con 2 instalaciones e inversores de 2 ó 3 fabricantes: 5 fabricantes ensayados (incluidos los dos anteriores) Todos se quedan en isla El fabricante que fue capaz de disparar cuando está solo:» Si es el 30% de la generación despeja la isla en 30 segundos.» Si es el 15% no dispara y se queda en isla. Salida de isla: tras unos minutos en isla, disparamos inversores ( 15% de P) para forzar el funcionamiento de protecciones. NEGOCIO DE REDES ESPAÑA 7

8 Ensayos realizados sobre instalaciones fotovoltaicas conectadas la red de Iberdrola (3) El funcionamiento en la isla es más inestable que con la red pero se mantienen valores aceptables de tensión, distorsión, desequilibrio, etc. Isla de 2.5 MW durante 13 minutos (despejada intencionadamente, pudo ser más larga) Tensión: fluctuante (diferencia entre máximos y mínimos), pero dentro de límites Isla despejada Conectado a red En isla Conectado a red NEGOCIO DE REDES ESPAÑA 8

9 Ensayos realizados sobre instalaciones fotovoltaicas conectadas la red de Iberdrola (4) El funcionamiento en la isla es más inestable que con la red pero se mantienen valores aceptables de tensión, distorsión, desequilibrio, etc. Isla de 2.5 MW durante 13 minutos (despejada intencionadamente, pudo ser más larga) Potencia activa generada: estable (decrece por el decrecimiento de insolación) Nube Isla despejada Conectado a red En isla Conectado a red NEGOCIO DE REDES ESPAÑA 9

10 Ensayos realizados sobre instalaciones fotovoltaicas conectadas la red de Iberdrola (5) El funcionamiento en la isla es más inestable que con la red pero se mantienen valores aceptables de tensión, distorsión, desequilibrio, etc. Isla de 2.5 MW durante 13 minutos (despejada intencionadamente, pudo ser más larga) Potencia reactiva: fluctuante (de tal manera que las cargas siguen funcionando) En isla Isla despejada Conectado a red Conectado a red NEGOCIO DE REDES ESPAÑA 10

11 Ensayos realizados sobre instalaciones fotovoltaicas conectadas la red de Iberdrola (6) Adaptación la generación/carga por exceso de generación: Si hay exceso progresivo de generación la tensión sube. Si lo hace lentamente se pueden desconectar generadores (los que tengan la medida más sensible), con lo que se puede prolongar la isla. 1) V =110% 2) Desconexión parcial 3) Bajada de tensión. Dentro de límites. NEGOCIO DE REDES ESPAÑA 11

12 Funcionamiento en isla de instalaciones FV Conclusiones (1) El funcionamiento en isla es posible, cuando la diferencia entre generación y consumo en el momento de la apertura de cabecera no es muy grande (del entorno del 10%) Las islas pueden mantenerse mucho tiempo: Hasta cambios importantes de carga o generación En islas grandes los cambios de carga son suaves, lo que puede permitir ajustar la generación a la carga, prolongando las islas Posiblemente hasta el cierre del interruptor de cabecera (sin verificar por riesgo de averías en inversores) El fallo de los sistemas anti-isla de los inversores fotovoltaicos está relacionado con la interacción entre varios inversores: De la misma tecnología o de tecnologías diferentes. Situación no contemplada en los ensayos de laboratorio. Comprobado en 5 marcas, representativas de los métodos de detección de isla existentes en el mercado. NEGOCIO DE REDES ESPAÑA 12

13 Funcionamiento en isla de instalaciones FV Conclusiones (2) Durante la isla las condiciones de la tensión son más inestables, pero se mantienen dentro de unos márgenes razonables. Las diferencias medidas: Son pequeñas Los valores están dentro de márgenes de suministro normal Por ello, no es posible detectar la isla con la tecnología actual de protecciones de inversor o de punto de conexión con ajustes que permitan un funcionamiento normal. Necesario el desarrollo, durante los próximos años, de: Nuevo sistema anti-isla, único y normalizado, en los inversores Nuevos ensayos representativos de la red real Los fallos de los sistemas anti-isla de las instalaciones fotovoltaicas Dan lugar a condiciones peligrosas de trabajo para el personal de mantenimiento y explotación de la red Dificultan o impiden la correcta operación de la red NEGOCIO DE REDES ESPAÑA 13