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Sistema de compensación serie sin transformador
SISTEMA DE COMPENSACION DE HUECOS DE TENSIÓN CONFORME AL
P.O. 12.3
Wind to Power System
Sistema de compensación serie sin transformador
Índice
22
1.1.-- PresentaciPresentacióón n
2.2.-- DescripciDescripcióón del sistema n del sistema
3.3.-- CaracterCaracteríísticas fundamentalessticas fundamentales
4.4.-- Requisitos del Requisitos del P.OP.O. 12.3. 12.3
5.5.-- Resultados Resultados
6.6.-- ConclusionesConclusiones
Sistema de compensación serie sin transformador
Presentación
33
La empresa W2PS ha diseñado y desarrollado (patente en tramitación PCT/ES2006/000721) un novedoso sistema de compensación de generadores asíncronos basado en un inversor estático conectado directamente (sin transformador) en serie con la línea de alimentación.
La aplicación principal de este sistema es dotar a los aerogeneradores de velocidad fija de la capacidad de continuidad de suministro frente a huecos de tensión conforme a lo especificado en el P.O.12.3.
Sistema de compensación serie sin transformador
Descripción del sistema
44
REDGA CompensadorSerie
Sistema de compensación serie sin transformador
Descripción del sistema
55
FiltroDC Bus Chopper Inversor
in
out
Sistema de compensación serie sin transformador
Características fundamentales
66
-Conexión serie a la red sin transformador
-Desacopla el generador de la red, por lo que en el caso de perturbación de red (huecos de tensión) evita pares torsionales bruscos en el eje del aerogenerador
-Continuidad de suministro frente huecos de tensión, incluidos fallos desequilibrados (control por fase)
-Dota a los generadores asíncronos de jaula de ardilla, instalados en los aerogeneradores de velocidad fija, de la capacidad de continuidad de suministro frente huecos de tensión, según se especifica en el P.O.12.3.
Sistema de compensación serie sin transformador
Características fundamentales
77
-Control dinámico de potencia reactiva
-Control de reactiva durante el hueco para limitar los consumos de reactiva del generador según lo especificado en el P.O.12.3
-Dota al aerogenerador de la capacidad de reactiva necesaria paraalcanzar el complemento máximo por reactiva establecido en el RD 661/2007
Sistema de compensación serie sin transformador
Características fundamentales
88
-Pérdidas reducidas en operación continua al carecer de transformador de conexión
-Opción de eliminar completamente las pérdidas en operación continua y realizar la compensación de reactiva mediante un dispositivo paralelo. Sistema diseñado UNICAMENTE para huecos de tensión
Sistema de compensación serie sin transformador
Características fundamentales
99
-Arranque suave (por aumento progresivo de la tensión del estator)
-Optimización de pérdidas (posibilidad funcionamiento con campo debilitado a bajas cargas)
-Amortiguamiento de flujo del estator durante la falta, reducción de oscilaciones de par y potencia
-Reducido coste €/MW compensado
Sistema de compensación serie sin transformador
Requisitos del P.O. 12.3
1010
Curva tensión - tiempo Curva corriente reactiva - tensión
Sistema de compensación serie sin transformador
Requisitos del P.O. 12.3
1111
Consumos de activa y reactiva máximos admisibles
Sistema de compensación serie sin transformador
Resultados del Procedimiento de Verificación
1212
Hueco trifásico
0.5 1 1.5 2-1000
-500
0
500
1000
tiempo [s]
[V]
Tensión de red Fase-neutro
Sistema de compensación serie sin transformador
Resultados del Procedimiento de Verificación
1313
Hueco trifásico (carga parcial)
0.5 1 1.5 2-400
-200
0
200
400
PQ red
[kW
, k
VA
r]
0.5 1 1.5 2
0
0.5
1
Iq/Itotal
tiempo [s]
[pu]
Sistema de compensación serie sin transformador
Resultados del Procedimiento de Verificación
1414
Hueco trifásico (carga parcial)
+0.54 puConsumo Ir<1.5·In (20ms)
ZONA C
+0.96 puIr/Itot > 0.9 p.u.
+0.01 puConsumo Q<5% Pn (20 ms)
0.0 puConsumo P<10% Pn (20 ms)
ZONA B
0.0 puConsumo Q<60% Pn (20 ms)
ZONA A
RESULTADOSFALTAS TRIFÁSICAS (REQUISITOS P.O. 12.3)
Sistema de compensación serie sin transformador
Resultados del Procedimiento de Verificación
1515
Hueco trifásico (carga parcial)
0.5 1 1.5 21500
1502
1504Velocidad del rotor
[rpm
]
0.5 1 1.5 2-2000
-1000
0Par electromagnetico
[Nm
]
0.5 1 1.5 2-500
0
500Is abc
tiempo [s]
[A]
Sistema de compensación serie sin transformador
Resultados del Procedimiento de Verificación
1616
Hueco trifásico (plena carga)
0.5 1 1.5 2-500
0
500
1000PQ red
[kW
, kV
Ar]
0.5 1 1.5 2
0
0.5
1
Iq/Itotal
tiempo [s]
[pu]
Sistema de compensación serie sin transformador
Resultados del Procedimiento de Verificación
1717
Hueco trifásico (plena carga)
+0.62 puConsumo Ir<1.5·In (20ms)
ZONA C
+0.96 puIr/Itot > 0.9 p.u.
+0.015 puConsumo Q<5% Pn (20 ms)
0.0 puConsumo P<10% Pn (20 ms)
ZONA B
+0.015 puConsumo Q<60% Pn (20 ms)
ZONA A
RESULTADOSFALTAS TRIFÁSICAS (REQUISITOS P.O. 12.3)
Sistema de compensación serie sin transformador
Resultados del Procedimiento de Verificación
1818
Hueco trifásico (plena carga)
0.5 1 1.5 21500
1510
1520Velocidad del rotor
[rpm
]
0.5 1 1.5 2
-5000
-4000
-3000
Par electromagnetico
[Nm
]
0.5 1 1.5 2-2000
0
2000Is abc
tiempo [s]
[A]
Sistema de compensación serie sin transformador
Resultados del Procedimiento de Verificación
1919
Hueco bifásico
0.5 1 1.5 2-1000
-500
0
500
1000
tiempo [s]
[V]
Tensión de red Fase-neutro
Sistema de compensación serie sin transformador
Resultados del Procedimiento de Verificación
2020
Hueco bifásico (carga parcial)
0.5 1 1.5 2
-200
0
200
400
PQ red
[kW
, K
VA
r]
0.5 1 1.5 2-1
-0.5
0
0.5
1
Iq/Itotal
tiempo [s]
[pu]
Sistema de compensación serie sin transformador
Resultados del Procedimiento de Verificación
2121
Hueco bifásico (carga parcial)
0.0 puConsumo P<30% Pn (20 ms)
0.0 puConsumo neto Ea<45%Pn·100ms
0.0 puConsumo Q<40% Pn (20 ms)
0.0 puConsumo neto Er<40%Pn·100ms
ZONA B
RESULTADOSFALTAS TRIFÁSICAS (REQUISITOS P.O. 12.3)
Sistema de compensación serie sin transformador
Resultados del Procedimiento de Verificación
2222
Hueco bifásico (carga parcial)
0.5 1 1.5 21500
1502
1504Velocidad del rotor
[rpm
]
0.5 1 1.5 2-2000
-1000
0Par electromagnetico
[Nm
]
0.5 1 1.5 2-500
0
500Is abc
tiempo [s]
[A]
Sistema de compensación serie sin transformador
Resultados del Procedimiento de Verificación
2323
Hueco bifásico (plena carga)
0.5 1 1.5 2-500
0
500
1000PQ red
[kW
, K
VA
r]
0.5 1 1.5 2-1
-0.5
0
0.5
1
Iq/Itotal
tiempo [s]
[pu]
Sistema de compensación serie sin transformador
Resultados del Procedimiento de Verificación
2424
Hueco bifásico (plena carga)
0.0 puConsumo P<30% Pn (20 ms)
0.0 puConsumo neto Ea<45%Pn·100ms
0.0 puConsumo Q<40% Pn (20 ms)
0.0 puConsumo neto Er<40%Pn·100ms
ZONA B
RESULTADOSFALTAS TRIFÁSICAS (REQUISITOS P.O. 12.3)
Sistema de compensación serie sin transformador
Resultados del Procedimiento de Verificación
2525
Hueco bifásico (plena carga)
0.5 1 1.5 21500
1510
1520Velocidad del rotor
[rpm
]
0.5 1 1.5 2-6000
-4000
-2000Par electromagnetico
[Nm
]
0.5 1 1.5 2-2000
0
2000Is abc
tiempo[s]
[A]
Sistema de compensación serie sin transformador
Conclusiones
2626
-El sistema de compensación permite cumplir los requisitos de continuidad de suministro frente a huecos de tensión establecidos en el P.O. 12.3
-El sistema de compensación tiene capacidad de regulación dinámica de potencia reactiva: puede emplearse también para alcanzar el máximo complemento por reactiva establecido en RD 661/2007
-El sistema de compensación tiene un coste reducido por MW compensado.