De acuerdo con las tendencias energéticas globales, las fuentes de inyección de armónicos tanto de bajo como de alto orden están en continuo crecimiento, no solo en las redes de distribución sino también en las de transmisión (parques eólicos, fotovoltaicos, enlaces HVDC y dispositivos FACTS). En consecuencia, todas las partes involucradas deben conocer la situación real del sistema para poder separar el efecto de la impedancia armónica del sistema y la distorsión de fondo ya existente, de las emisiones del convertidor. Los operadores de red, los clientes y los reguladores están llevando a cabo más mediciones de calidad de la energía, incluidos los armónicos en todos los niveles de tensión, desde baja hasta extra-alta tensión.
La medición de tensiones y corrientes armónicas son un tema clave para la evaluación de la calidad de la tensión o la verificación del cumplimiento de las instalaciones de generación. En múltiples países se ha vuelto obligatorio presentar un informe oficial sobre las medidas como parte del procedimiento de conexionado a red.
Las mediciones de la calidad de la red eléctrica mostrarán, entre otras cosas, el valor de las tensiones y corrientes armónicas individuales o “armónicos de fondo”. La impedancia equivalente de la red depende de la frecuencia, y dichos valores son muy importante para detectar las posibles resonancias entre la red y el parque. Así, la impedancia en el Punto de Conexión Común (PCC) se puede modelar adecuadamente mediante la consideración de las impedancias externa de la red y el parque.
¿Qué es el fondo armónico y por qué analizarlo?
La distorsión de fondo armónico es el contenido armónico existente en el sistema de energía causado por las emisiones agregadas de dispositivos no lineales en el sistema de energía. Este es un parámetro muy crítico que debe representarse con precisión en los estudios de armónicos, especialmente si se espera una amplificación (resonancias paralelas). Esta amplificación puede deberse a interacciones entre la instalación renovable y la red, pero también puede deberse a cambios en la topología de la red principal; como, por ejemplo: cortes de circuito, estaciones de seccionamiento o conexión de nuevos circuitos.
Uno de los desafíos más importantes para los propietarios / operadores del sistema al evaluar el impacto de nuevas conexiones que generen armónicos es la estimación de la distorsión de fondo armónico previa a la conexión, tanto en el PCC como en cualquier otro nodo que pudiera verse afectado por ella. La determinación de la distorsión armónica de fondo en el punto de conexión del parque es vital para estudiar el impacto del mismo en el nivel de distorsión armónica de la red.
Los parques eólicos y fotovoltaicos ofrecen trayectos de baja impedancia a armónicos de baja frecuencia de la red; por lo tanto, éstos se propagarán al parque. El comportamiento contrario ocurre para los componentes de alta frecuencia del parque; se propagan del parque eólico a la red
2. Ejemplo de curva P-Q/Pmáx con derrateos por temperatura
Un método ampliamente aceptado para determinar la fuente de distorsión armónica en la red se basa en el flujo de potencia, que parte de mediciones de las componentes armónicas en el punto de conexión del parque (PCC) y determina la contribución armónica para cada una de las unidades conectadas al mismo PCC.
¿Cómo se realiza el análisis?
Normalmente, el proceso de medición comienza con una campaña durante un período representativo de 7 a 10 días con tantos dispositivos de monitoreo como sea posible en el área de interés. Una vez realizadas las mediciones, se modela el perfil correspondiente de la red (perfil armónico, perfil del escenario más desfavorable o cualquier otro enfoque aplicable) y se incluye en el proceso de simulación.
Figure 2- Harmonic voltages evaluated at the connection point with cos(φ) = 0.95 cap: a)with b) without background harmonics at the PC1
Comparando la figura 2.b) (sin fondo de distorsión armónica en el PCC) con la figura 2.a) (con fondo de distorsión armónica en el PCC), se puede observar que las resonancias correspondientes a los casos # 3, # 10 y # 11 se reducen en gran medida cuando no hay un fondo de distorsión armónica de voltaje en el PCC.
Todos estos casos muestran que, dependiendo de la emisión del parque, algunos armónicos de fondo de la red pueden verse incrementados por las resonancias entre parque y red.
En base a estos resultados, para poder cumplir con los requisitos del Código de Red local sobre los límites de tensión armónica, sería necesario un diseño de filtro. El diseño del filtro para la situación a) sería mucho más exigente que para la situación b).
En consecuencia, cuando se trata de una instalación real, si el filtro ha sido diseñado sin considerar los armónicos de fondo (según la situación b), éste se enfrenta a una contaminación armónica mayor (según la situación a); y por tanto puede que no cumpla con los requisitos de calidad de la energía y sufra los efectos de una mayor contaminación armónica causando posibles daños y degradaciones en los equipos. Por lo tanto, podría ser necesaria una nueva evaluación de armónicos (medición, modelado y rediseño de filtros) y la compra de nuevos filtros, lo que resultaría en una segunda solución mejor adaptada.
Conclusión
En definitiva, una campaña de medidas preliminares contribuirá a diseñar un filtro que haga frente a las distorsiones reales que se presentarán una vez conectado el parque, y evitará incumplimientos, daños en los equipos y en definitiva, perjuicios económicos.
Si necesitas apoyo en la interpretación de requisitos de la NTS, realizar simulaciones complementarias sobre tu parque eólico o fotovoltaico, o soporte para certificar tu instalación, no dudes en contactarnos!
