DEFINICIÓN, AJUSTE Y COORDINACIÓN DE EQUIPOS DE PROTECCIÓN, MEDIDA Y CONTROL EN UN NUDO DE RED ELÉCTRICA DE EVACUACIÓN DE AUTOPRODUCTORES EN RÉGIMEN ESPECIAL AUTOR: Gómez Carrasco, Javier DIRECTOR: Gonzalo Moreno, José ENTIDAD COLABORADORA: Iberdrola Ingeniería y Consultoría RESUMEN El objetivo de este proyecto es definir, calcular, ajustar y en último término realizar los protocolos de pruebas de los equipos de protección, control y medida fiscal necesarios a instalar en una subestación encargada de evacuar la generación eléctrica de autroproductores en régimen especial. El proyecto comprende tanto estudio como cálculos de un sistema de protección dentro del sistema eléctrico y se realiza en colaboración con Iberdrola Ingeniería y bajo sus métodos, directrices y supervisión. El sistema que comprende los parques eólicos que evacúan a través del nudo Coculina de 132kV a la red de transporte (400kV) perteneciente a Red Eléctrica se encuentra en Burgos, en la comunidad autonómica de Castilla y León, lo que formaría parte de la denominada Zona Norte del sistema eléctrico español. La subestación en concreto para la cual se ha realizado el proyecto se denomina ST Las Viñas. A ésta se encuentran conectados 19 aerogeneradores de 2MW de potencia cada uno. Las tensiones con las que se opera en la subestación son 20kV (Media
Tensión) y 132kV (Muy Alta Tensión), si bien la generación se realiza en 690V que son elevados por transformadores disponibles en cada aerogenerador. Tras el estudio de los elementos que componen la subestación, por medio de los esquemas unifilares de la misma, se procede al estudio de las necesidades de protección, control y medida que ésta requiere, definiendo los fabricantes y equipos en función de los niveles de tensión, y bajo las normas y manuales que aplica la empresa. Una vez definidos los equipos a instalar se realiza los ajustes de los mismos, estudiando por un lado el funcionamiento y actuación de los mismos, y por otro los valores involucrados en el sistema. Paralelamente se deben supervisar y corregir los esquemas desarrollados de la subestación, en los cuales se representan los equipos previamente definidos así como las conexiones entre éstos y el sistema, prestando especial atención a la toma de medidas, actuaciones de los equipos y señales de control a tratar. Tras los cálculos y los ajustes de los equipos se procede a la coordinación de las funciones de protección de los mismos. Para ello es necesario realizar el modelado de todo el nudo en el que se encuentra la subestación objeto de estudio, debido al impacto que puedan tener tanto el nudo central de evacuación como el resto de parques eólicos involucrados. El modelado se realiza por medio del software ASPEN ONE LINER, y tiene especial importancia en el nivel de muy alta tensión, tanto por la naturaleza de las funciones de protección (como la de distancia) como por los aportes del nudo a anomalías en las áreas de actuación de las protecciones de ST Las Viñas.
Por último se realizan los protocolos de pruebas automáticas para comprobar en la propia subestación una vez instalados los equipos el correcto funcionamiento de éstos. Dichos protocolos son realizados por medio del software perteneciente a la maleta de inyección utilizada en la simulación de anomalías en las pruebas. Anexo y complementario al proyecto se ha realizado un estudio técnico-económico sobre la rentabilidad en la instalación de baterías de condensadores en el parque eólico que da nombre a la subestación objeto de estudio. Para ello se estudió la normativa vigente en materia de generación de autoproductores en régimen especial, relacionada con la penalización y bonificación en función del factor de potencia que lleva asociada dicha generación, así como el comportamiento del parque (valores del factor de potencia que tomaba la generación) y las posibles baterías a instalar, emitiendo la conclusión final y solución propuesta.
SUMMARY The objective of this project is to define, calculate, adjust and ultimately carry out the protocols for testing of protective equipment, control and tax required to be installed in a substation in charge of evacuating the power generated by generator special system. The project includes both study and calculations of a protection system within the electrical system and is done in cooperation with Iberdrola Ingenierías and under its methods, guidelines and monitoring. The system including wind farms to be evacuated through Coculina node of the 132kV transmission system (400kV) belonging to Red Electrica is in Burgos in the autonomous community of Castilla y Leon, which form part of the so-called Zone North of the Spanish electricity system. Specifically for the substation which has made the project is called ST Las Viñas. To this are connected 19 wind turbines of 2MW of power each. Tensions with which it is operating are 20kV (Medium Voltage) and 132kV (Very High Voltage), while the generation is performed at 690V, it is increases in each turbine. After studying the elements of the substation, through schemes, the needs of protection and control as it requires are identified, defining manufacturers and equipments in terms of voltage levels and under the rules and manuals that apply the company. Once the equipment is defined, the settings from them must be calculated, looking for a hand operation and performance of these and other values involved in the
system. We also must monitor and correct the substation patterns, which represent the previously defined teams as well as the connections between them and the system, paying particular attention to the taking of measures, actions of equipment and control signals to treat. After the calculations and adjustments to the equipments is to coordinate the functions of protection. This requires modeling of all nodes in the substation which is under study, due to the impact they may have both the central evacuation like the rest of wind parks involved. The modeling is performed using the software ASPEN ONE LINER, and is particularly important in the very high level of voltage, both from the nature of protective functions (e.g. distance) and the input node of the anomalies in the areas belonged to ST Las Viñas. Finally, we perform automatic test protocols to verify in their own substation equipment once the correct functioning of these. These protocols are performed by software belonging to the case of injection used in the simulation of abnormal tests. Annex to the project has been a technical-economic study on the profitability of the installation of batteries in the wind farm that gives its name to the substation under study. To do this we studied the current rules on auto-generating system in particular, regarding the penalty and bonus depending on the power factor that is associated with this generation and the behavior of the park (power factor values that took the generation) and possible to install batteries, giving the final conclusion and proposed solution.