M. Rodríguez Navantia Ferrol. J. A. Torres Universidad de Las Palmas de Gran Canaria Las Palmas de Gran Canaria

Transcripción

1 Efco dl modlado d lo anioio d d n la pua d aognado baado n máquina d inducción d jaula d adilla an huco d nión L. Rouco. P. Gacía y J. L. Zamoa Unividad Ponificia Comilla E.T.S. d Ingniía (ICAI), Iniuo d Invigación Tcnológica (IIT) C./ Albo Aguila, 23, 285 Madid Tléfono: , Fax: , Coo lcónico Lui.Rouco@ii.upco. M. Rodíguz Navania Fol J. A. To Unividad d La Palma d Gan Canaia La Palma d Gan Canaia Inoducción La gnación ólica ha xpimnado n Epaña un daollo pcacula lo úlimo diz año. La gnación ólica inalada a final dl año 24 cai alcanzaba lo 8 MW. La ngía ólica pna caacíica ingula con lación a oa cnología d gnación lécica dbido a: () l caác alaoio d la fun d ngía pimaia (l vino) y (2) la caacíica pcífica dl lmno d convión lcomcánica d la ngía. La ingación a gan cala d la gnación ólica n l ima lécico pna vaio poblma. En lo cual mc la pna daca []: Pogamación hoaia, conol fcuncia - poncia, conol nión - aciva y abilidad. E aículo á inado po lo fco d la gnación ólica ob la abilidad dl ima. La ocuncia d una fala n la d poduc una ducción d la nión d alimnación d lo aognado duan un coo piodo d impo (huco d nión). Ello pud povoca la dconxión d lo mimo po acuación d u poccion d mínima nión. Cuando gan númo d paqu ólico án concado a la d d anpo dbido a u lvada poncia (como l cao d Epaña), la ocuncia d una fala n la mima pud da luga a la dconxión d un volumn lvado d gnación ólica dbido a la ccanía lécica d lo paqu ólico a la ciada d y llo conduci al colapo dl ima. La pua d lo aognado an huco d nión dpnd d la cnología d lo mimo. La cnología d aognado má difundida án baada n máquina aíncona d jaula d adilla, máquina aíncona doblmn alimnada y máquina íncona mulipola. E aículo udia lo fco dl modlado d lo anioio d d n la pua d aognado baado n máquina d inducción d jaula d adilla. Lo udio d abilidad d ima d ngía lécica dpcian lo anioio d d dbido a do azon [2]: () la fcuncia d lo anioio d d (la fcuncia fundamnal) á aljada d la fcuncia d lo anioio lcomcánico udiado n udio d abilidad y (2) l amaño dl modlo dinámico ulan haía impoibl udio pácico d gand ima. E aículo analiza l fco dl modlado d lo anioio d d n la pua d aognado baado n máquina d inducción d jaula d adilla an huco d nión conidando la pncia d condnado d compnación d poncia aciva. S valúa l fco ob la máxima duación dl huco in qu poduzca la pédida d inconimo d la máquina y ob la magniud fundamnal (dlizamino, nión y pa lcomagnéico). En la fncia [3] abodó udio ignoando l fco d lo condnado d compnación. El aículo á oganizado como igu. La cción 2 dalla l modlo d conxión d lo aognado a la d. La cción 3 pna l modlo dl paqu incluyndo lo anioio d d. La cción 4 popociona l modlo dl paqu dpciando lo anioio d d. La cción 5 conin lo ulado d imulación d lo cao conidado. La cción 6 ofc la concluion dl aículo.

2 Palaba clav: aognado, máquina d inducción d jaula d adilla, huvo d nión, anioio d d. 2 Modlo d la conxión d lo aognado a la d Lo gand paqu ólico án concado a la d d ala nión (32 and 22 kv). En cao, lo aognado án concado a la d d ala nión a avé d do anfomado baja nión/mdia nión (BT/MT) y mdia nión/ala nión (MT/AT) d acudo con l diagama unifila d la Figua. Valo ípico d la nion d coocicuio d d lo ciado anfomado on 6% y 2% pcivamn. En abajo pnan lo aognado d un paqu po un aognado quivaln y dpcian la impdancia d lo cabl d conxión d lo aognado a la baa d MT. Figua : Diagama unifila d la conxión d un aognado a la d d ala nión. La acancia quivaln d la d á dminada po la poncia d coocicuio d la mima. La poncia nominal dl paqu db como máximo /2 d la poncia d coociccuio [4]. En cao la acancia quivaln d la d dl 5% n la poncia ba dl aognado quivaln y lo anfomado MVA ba. Lo aognado án quipado con condnado d compnación d poncia aciva concado n baja nión. S ha conidado qu lo condnado d compnación n baja nión mjoan l faco d poncia la máquina d inducción haa.97. Ta la apobación dl Ral Dco 436/24 lo gnado dl égimn pcial, y n paicula lo paqu ólico án incnivado paa l mannimino d una banda d faco d poncia n hoa puna, llano y vall [5]. Ello loga inalando baía d condnado n la baa d mdia nión qu ípicamn compnan la pédida d poncia aciva n la lo anfomado n condicion d plna caga. En concuncia, n l modlo d conxión d lo aognado a la d va a conida la conxión d condnado d compnación no ólo n baja nión ino n mdia nión ambién. 3 Modlo dl paqu ólico incluyndo lo anioio d d 3. Modlo dl gnado d inducción El modlo dl la máquina d inducción n j dico y anvo n un ima d fncia qu gia a la vlocidad d inconimo y qu incluy lo anioio d ao á dcio po la cuacion: dond: d v = R i + + j d = R i + + j = ( Tm T) d 2H L L i m = Lm L i T = i i T T q d d q m = La nion v, coin i y flujo on magniud complja, cuya pa al imaginaia on la poyccion d la magniud complja copondin n lo j dico y anvo. Lo ubíndic y indican pcivamn lo cicuio dl ao y dl oo. La maic d inducancia L on maic diagonal 2 2. () (2) 3.2 Modlo dl paqu ólico cuando ólo hay compnación d poncia aciva n baja nión Cuando conida qu n l paqu ólico ólo hay compnación d poncia aciva n baja nión, l modlo d la conxión dl aognado a la d n j dico y anvo n un ima d fncia qu gia a la vlocidad d inconimo á dcio po la cuacion: dond: d v = R i + + j + v i = i + i c i C dv = + j Cv c = Li La incia R inducancia L incluyn no ólo la incia y la inducancia quivaln d la d ino ambién la incia y la inducancia d lo anfomado BT/MT y MT/AT. (3) 2

3 Si la cuacion () y (3) cibn conjunamn y liminan la coin ula: dond: = Li d R L Lm d = m R L L d R L dv j I j I j I I v + II v L Lm [ II] Lm L L = C [ j I] v v (4) (5) Cuando la cuacion (2), (4) y (5) cibn conjunamn d foma compaca obin un ima d cuacion difncial no linal d la foma: (, ) x& = F x u (6) indo x l vco d vaiabl d ado y u l vco d nada: T T T T T x = v u = v 3.3 Modlo dl paqu cuando hay compnación d poncia aciva n baja y mdia nión Cuando conida qu n l paqu ólico hay compnación d poncia aciva ano n baja como n mdia nión, l modlo d la conxión dl aognado a la d n j dico y anvo n un ima d fncia qu gia a la vlocidad d inconimo á dcio po la cuacion: d v = Ri + + j + v c2 i = i + i c i C dv = + j C v c d v = R i + + j + v c2 i = i + i c2 i C dv = + j C v 2 c2 2 (7) La incia R y la inducancia L on dl anfomado BT/MT. La incia R y la inducancia L incluyn ahoa no ólo la d la incia inducancia quivaln d la d ino ambién la incia y la inducancia dl anfomado MT/AT. La capacidad C 2 copond al condnado d compnación concado n la baa d MT. Si la cuacion () y (7) cibn conjunamn y liminan la coin ula: d d d d = j I R L Lm R Lm L R L R L j I j I j I I v + I I vc2 I I v dv L Lm I I C C L m L = dv c 2 L I I C2 C2 L v j I vc2 j I v (8) (9) Cuando la cuacion (2), (8) y (9) cibn conjunamn d foma compaca obin ambién un ima d cuacion difncial no linal d la foma (6) dond l vco d vaiabl d ado x ahoa : T T T T T T x = v vc 2 4 Modlo dl paqu ólico dpciando lo anioio d d Cuando dpcian lo anioio d ao, l modlo lécico d la máquina d inducción (dcio 3

4 po la cuacion ()) paa a a dcio po la cuacion: v = Ri + j d () = R i + + j El modlo d la conxión d la máquina d inducción a la d á dcia po la cuacion d la d n émino d la maiz d admiancia nodal: cuando pnan lo anioio d d. La capacidad d almacnamino d ngía d lo condnado d compnación y d lo flujo n lo dvanado d la máquina no afca ignificaivamn a la capacidad dl aognado d aguana lo huco d nión. Sin mbago, la pua d la magniud fundamnal dl cicuio í án afcada po l modlado d lo anioio d d..5 Sin compnacion d poncia aciva n MT i Y Yc Y v = Y Y Y v c cc c c i Y Yc Y v () Dlizamino (%) Si la cuacion () y () cibn conjunamn qudan n la foma: d ( ) ( ) ( ) ( ) = R i j (2) L L m i L L I m j R i = + i Y c I Y Y v c Yc Y cc Yc I Y c Y v Y I v (3) La olución dl ima d cuacion (3) popociona la xpión d la coin dl oo i función d lo flujo dl oo y d la nión dá d la impdancia quivaln d la d v. Cuando la cuacion (2) y (3) cibn conjunamn d foma compaca obin ambién un ima d cuacion difncial no linal d la foma (6) dond l vco d vaiabl d ado x ahoa : T T x = 5 Rulado d imulación S udia la pua d un aognado d 66 kw qu opa n condicion nominal an un huco d nión abupo n la nión dá d la acancia quivaln d la d. La nión ca d foma abupa haa l 2% d la nión nominal duan l huco. S conidan do cao d udio: in y con compnación d poncia aciva n mdia nión. 5. Cao in compnación d poncia aciva n mdia nión La máxima duación dl huco in qu poduzca la pédida d abilidad 29 miligundo cuando no pnan lo anioio d d y 3 miligundo Con anioio d d Sin anioio d d Timpo (gundo) Figua 2: Cao in compnación d poncia aciva n MT: Dlizamino. Tnion n bon (pu) Sin compnacion d poncia aciva n MT Con anioio d d Sin anioio d d Timpo (gundo) Figua 3: Cao in compnación d poncia aciva n MT: Tnión n bon. La Figua 2 compaa la volución dl dlizamino dl aognado cuando modlan lo anioio d d y cuando ignoan lo mimo n l cao n qu l huco in una duación d 29 miligundo. S apcia qu cuando l huco á aplicado, l dlizamino (n valo aboluo) cc con la mima pndin n lo cao conidado. Sin mbago, cuando poduc la liminación dl huco l dlizamino cupa má ápidamn cuando conida la pnación d lo anioio d d. La Figua 3 compaa la volución d la nión n bon dl aognado n lo cao compaado n la Figua 2. S apcia como mina qu la pofundidad dl huco d nión n bon d la máquina mayo cuando modlan lo anioio d d, la duación dl huco mno. La mno duación dl huco 4

5 ulado dl ablcimino má ápido d la vlocidad dl gnado..5 Sin compnacion d poncia aciva n MT.4.2 Sin compnacion d poncia aciva n MT Con anioio d d Sin anioio d d.5 Tnion n bon (pu) Pa lcomagnico (pu).5.5 Con anioio d d Sin anioio d d Timpo (gundo) Timpo (gundo) Figua 4: Cao in compnación d poncia aciva n MT: Tnión n bon (dall duan l huco). Tnion n bon (pu) Sin compnacion d poncia aciva n MT Figua 6: Cao in compnación d poncia aciva n MT: Pa lcomagnéico (dall duan l huco). Pa lcomagnico (pu) Sin compnacion d poncia aciva n MT.3.2. Con anioio d d Sin anioio d d Timpo (gundo) Figua 5: Cao in compnación d poncia aciva n MT: Tnión n bon (dall dpué d libado l huco). La Figua 3 no mua con dall la ocilacion d la fcuncia fundamnal pn n la nión n bon cuando pnan lo anioio d d. La Figua 4 compaa la vaiación d la nión n bon duan l huco d nión. En cao apcian la ocilacion d la fcuncia fundamnal pn n la nión n bon. El valo mdio d la nión n bon cuando pnan lo anioio d d infio a la nión n bon cuando dpcian lo anioio d d. La Figua 5 compaa la vaiación d la nión dpué d la liminación dl huco. La Figua 6 y la Figua 7 muan pcivamn la volución dl pa lcomagnéico duan l huco y dpué d la liminación dl huco. El pa lcomagnéico cuando dpcian lo anioio d d á póximo al valo mdio dl pa qu alcanza cuando dpcia lo anioio d d. El fco d la ocilación d la fcuncia fundamnal n l pa aduc n un poco d fnado a l huco má ápido qu cuando dpcian lo anioio d d..4 Con anioio d d Sin anioio d d Timpo (gundo) Figua 7: Cao in compnación d poncia aciva n MT: Pa lcomagnéico (dall dpué d libado l huco). 5.2 Cao con compnación n mdia nión La máxima duación dl huco in qu poduzca la pédida d abilidad 28 miligundo cuando no pnan lo anioio d d y 29 miligundo cuando pnan lo anioio d d. La capacidad d almacnamino d ngía d lo condnado d compnación n mdia nión conidado ahoa no afca ignificaivamn a la capacidad dl aognado d aguana lo huco d nión. La Figua 8 compaa la volución dl dlizamino dl aognado cuando modlan lo anioio d d y cuando ignoan lo mimo n l cao n qu l huco in una duación d 28 miligundo. También n l cao qu hay compnación d poncia aciva n mdia nión apcia l mimo compoamino dl dlizamino qu nía in compnación d poncia aciva n mdia nión: l dlizamino (n valo aboluo) cc con la mima pndin n lo cao conidado y cuando poduc la liminación dl huco l dlizamino cupa má ápidamn cuando conida la pnación d lo anioio d d. 5

6 .5 Con compnacion d poncia aciva n MT huco alcanza pácicamn dl 6% d la nión nominal. Dicha obnión no pon d manifio cuando dpcian lo anioio d d. Dlizamino (%) Con anioio d d Sin anioio d d Timpo (gundo) Figua 8: Cao con compnación d poncia aciva n MT: Dlizamino. Tnion n bon (pu) Con compnacion d poncia aciva n MT Con anioio d d Sin anioio d d Timpo (gundo) Figua 9: Cao con compnación d poncia aciva n MT: Tnión n bon. Tnion n bon (pu) Con compnacion d poncia aciva n MT Con anioio d d Sin anioio d d Timpo (gundo) Figua : Cao con compnación d poncia aciva n MT: Tnión n bon (dall dpué d libado l huco). La Figua 9 compaa la volución d la nión n bon dl aognado pnado y dpciando lo anioio d d. S vulv apcia como mina qu la pofundidad dl huco d nión n bon d la máquina mayo cuando modlan lo anioio d d, la duación dl huco mno. La mno duación dl huco ulado dl ablcimino má ápido d la vlocidad dl gnado. Sin mbago, la nión máxima qu alcanza n bon dl gnado una vz libado l 6 Concluion Lo modlo paa l udio d la abilidad d lo ima lécico dpcian lo anioio d d. Lo udio d abilidad d paqu ólico ambién lo dpcian. Lo paqu ólico baado n máquina d inducción d jaula d adilla án quipado con condnado d compnación d poncia aciva concado n bon d lo aognado (baja nión) y n la baa d mdia nión d la ubación mdia nión/ala nión dl paqu ólico. E aículo ha analizado l fco d dpcia lo anioio d d cuando l paqu ólico á quipado con condnado d compnación n baja y mdia nión. La pnación d lo anioio d d no afca a la duación máxima dl huco qu pud opoa l aognado in qu pida inconimo. Sin mbago, í afca al poco d fnado y d cupación d la nión. Admá cuando pnan lo anioio d d y conida la pncia d condnado d compnación ano n baja como n mdia nión pon d manifio la apaición d obnion qu llgan al 6% d la nión cuando poduc la liminación dl huco. 7 Rfncia [] NWok of Exp on Wind Pow, Wind Pow in h UCTE Inconncd Sym, 25 Novmb 24, Diponibl n [2] P. Kundu, Pow Sym Sabiliy and Conol, Mc Gaw Hill, Nw Yok, 994. [3] P. Ldma, Análii Dinámico d Sima Elécico con Gnación Eólica, Ti Docoal, Unividad Calo III d Madid, 2. [4] Miniio d Induia y Engía, Noma adminiaiva y écnica paa funcionamino y conxión a la d lécica d cnal hidolécica d haa 5. kva y cnal d auognación lécica. B.O.E. No. 29, 2 Spimb 985. [5] Miniio d Economía, Ral Dco 436/24 d 2 d mazo d 24 po l qu ablc la modología paa la acualización y imaización dl égimn juídico y conómico d la acividad d poducción d ngía lécica n égimn pcial. B.O.E. No. 85, 8 d Abil d 24. 6