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| Ejemplo de diseño de sistema de distribución radial |
El autoconsumo
fotovoltaico es la nueva estrategia de generación eléctrica que de forma
inminente se va a implantar en España. Un nuevo reto aparece para los
ingenieros que deseen incursionar en esta apasionante forma de ver la energía.
En esta nueva guía vamos a hablar de la forma de interconectar sistemas
fotovoltaicos a las redes eléctricas convencionales.
Un tipo menos común de sistema de distribución eléctrica,
conocido como un sistema de distribución de red secundaria (o simplemente una
red), típicamente no tienen generación en paralelo. Varios diseñadores de
sistemas fotovoltaicos han desarrollado en los últimos años sistemas para ser
integrados en las redes secundarias.
Las redes difieren de los sistemas de distribución radiales
debido a que múltiples alimentadores suministran a numerosos transformadores en
el lado secundario que sirve a la carga del cliente. Las redes se diseñan para
proporcionar excelente fiabilidad de servicio y capacidad para servir a grandes
cargas, tales como los altos edificios.
Las redes incorporan dispositivos de protección especiales,
conocidos como un “protector de red” (NP), que se instala en el lado de bajo
voltaje de cada transformador de red. Las redes están diseñadas para
proporcionar excelente fiabilidad de servicio y una capacidad para servir
grandes cargas, tales como edificios altos. Sin embargo, durante una condición
de cortocircuito (conocido como fallo) en el lado de alto voltaje de uno de los
transformadores de red, la dirección del flujo de corriente se invertirá. Los relés NP están diseñados para detectar
esta inversión e iniciar la apertura de NP para eliminar la contribución de la
corriente de fallo de los alimentadores. Este diseño previene el flujo de
corriente no deseado en caso de un fallo del circuito desenergizado, y permite
a la red mantener su servicio ininterrumpido. Este diseño previene un flujo de
corriente no deseado en caso de un fallo en el circuito desenergizado, y
permite a la red mantener un servicio ininterrumpido a sus clientes. Cuando
diseñamos un sistema fotovoltaico, es importante asegurar que el sistema
fotovoltaico no hará saltar las protecciones de la red.
Las empresas distribuidoras que permiten interconexión de
sistemas fotovoltaicos en sus redes secundarias usualmente aseguran que la
energía producida no es realimentada hacia el sistema requiriendo un flujo de
potencia umbral mínimo hacia el cliente. Para evitar la realimentación del
sistema PV podemos usar alguno de los siguientes métodos:
- Mantener el sistema fotovoltaico dimensionado por debajo de la carga diaria en el contador del cliente. Para hacer esto, el sistema se diseña para asegurar que la carga del sitio está siempre extrayendo algo de energía de la red si oportunidad de exportar energía del sistema fotovoltaico a la red.
- Instalar un relé de importación mínima (MIR) o un relé de potencia inversa (RPR). El MIR desconectará el sistema PV si el flujo de potencia de la distribuidora cae por debajo de un valor preseleccionado, mientras que el RPR desconectará el sistema PV si el caudal de potencia de la compañía eléctrica cae a cero so si invierte la dirección.
- Instalar un inversor controlado dinámicamente (DCI). Este inversor controla la salida del inversor del sistema PV. Este tipo de sistema controla el nivel de energía entrando en la localización del cliente y cómo desciende la producción de energía fotovoltaica si la carga cae por debajo de un umbral específico. Este sistema sería una alternativa más deseable.
- Permitir que los sistemas PV más pequeños conecten a la red. La mayoría de los sistemas PV, de 30 kW o menos, en una red secundaria tendrán una oportunidad limitada para realimentarse a la compañía distribuidora, y tal cantidad de energía puede ser aceptable para la distribuidora local.
Comprendiendo los sistemas de distribución de energía eléctrica
La mayoría de los consumidores utilizan electricidad
suministrada por las distribuidoras eléctricas.
Normalmente se usa un sistema
de distribución radial desde las subestaciones, a través de alimentadores de
distribución, y transformadores a las casas o negocios.
La mayoría de los diseños de las distribuidoras son sistemas
radiales en bucle abierto, que proporcionan una mayor flexibilidad para servir
a cargas cambiantes o conmutar ante el fallo de un equipo. Este diseño, de
naturaleza radial, permite a la distribuidora ajustar el sistema de
distribución abriendo y cerrando una serie de conmutadores de medio voltaje en
el bucle.
Hay un pequeño porcentaje de clientes que usan sistemas
selectivos primarios o secundarios, en los cuales están disponibles dos o más
fuentes disponibles. Estos sistemas están diseñados para reducir el tiempo de
apagones comparando con sistemas radiales.
Los sistemas selectivos secundarios o primarios están
diseñados para mantener energía continuamente en cargas críticas tales como
hospitales, centros de datos, etc.
En muchas áreas metropolitanas, los proporcionadores de
servicios eléctricos usan otros sistemas de distribución eléctrica llamado red.
Las redes usan alimentadores múltiples y transformadores múltiples para servir
al cliente. Estas redes pueden trabajar de dos formas que se denominan “spot” o
“grid”.
El término grid a menudo se usa en las discusiones en los
sistemas de transmisión. Si bien las redes secundarias están dispuestas en una
configuración grid, otros tipos de sistemas de distribución no están en
configuración grid.
En la siguiente figura vemos un ejemplo de diseño de sistema
de distribución radial con múltiples alimentadores.
Ver 2ª PARTE
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