08 mayo 2012

Guía para interconectar sistemas fotovoltaicas en redes de distribución secundarias (3ª PARTE)


Ver 2ª PARTE

Area Networks


Una característica única de cualquier sistema de distribución de red secundario, comparado Area Networks son un tipo de sistema de distribución de red secundaria que puede servir para todos los clientes eléctricos  (residencial, comercial e industrial). Similar a Spot networks, estas redes tienen alimentadores redundantes.



Protectores de red

Los protectores de red consisten en interruptores de circuitos y relés de bajo voltaje, fusibles de apoyo y dispositivos auxiliares, todos encerrados bajo una envolvente metálica montada en el lado secundario del transformador (tipo sumergible) o en un montaje separado (bastidor). La función del relé es abrir el interruptor en la inversión del flujo de potencia (tan baja como la causada por la magnetización inversa de su transformador asociado o tan alta como la causada por un fallo en el alimentador primario o el transformador en si mismo). El relé también volverá a cerrar el interruptor cuando el voltaje y fase del alimentador primario son tales que la potencia fluirá en la red, cuando el interruptor vuelve a cerrarse. También está diseñado para reconocer una condición de fase cruzada (causada por un re-empalme inapropiado del alimentador), que se presenta en un interruptor en el cierre.

Las redes fueron originalmente diseñadas para un flujo de energía en una dirección desde la red eléctrica al consumidor. El NP puede configurarse para permitir bajos niveles de potencia inversa (entre otras funciones). Mientras el NP puede permitir bajos niveles de flujo de potencia inversa para que en un corto periodo de tiempo se acomoden las oscilaciones de potencia esto normalmente no es aceptable en un sistema de red, y la medición del balance neto impone algunas complicaciones a menudo difíciles de implementar.

Es importante que un sistema PV se desconecte de la red en caso de una pérdida de potencia para evitar una situación conocida como “efecto en isla no intencionado”. Si ocurre una isla no intencionada, es posible que algunos protectores puedan experimentar problemas cíclicos o puedan dañar el sistema PV o la red pública ya que el sistema se mueve fuera de fase (IEEE Std 1547-2003, Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems, contains specific language to address this potential problem).

Estandar de interconexión para redes secundarias

Prácticas recomendadas para interconexión de redes secundarias podemos consultarlas en IEEE 1547-2003, Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems.

Ejemplo de proyecto: Moscone Center – San Francisco, California

El proyecto tiene las siguientes características:
  •  Tamaño del sistema: 676 kWp DC.
  • Tipo de red: Spot Network
  •  Requerimientos de interconexión:  El cliente debe mantener una carga mínima durante el día de 450 kW. Relé de importación mínima instalado.
La disposición fotovoltaica (676 kWp en DC) está localizada en diferentes áreas del tejado. La disposición está formada por tres sistemas PV conectados a un inversor de 225 kW localizado cerca del techo. El Moscone Center es servido por una única spot network, con cuatro alimentadores, cada uno suministrando un transformador de 2 MVA capaz de servir bastante energía.

Las características de la instalación son las siguientes:
  • Un spot network de 4 transformadores con un alimentador separado sirviendo a cada transformador.
  • Transformadores con capacidades de 34,5 kV a 4,16 kV, 2 MVA
  • Cada transformador tiene equipos que emulan NPs (esto se hace porque los transformadores tienen una capacidad de 600 V y este sistema es de 4.160 voltios.
  • Cada relé de red es controlado vía una conexión de fibra óptica a un sistema SCADA.

Este sistema PV es relativamente grande para estar sobre cubierta, pero solamente genera el 3,18 % de la energía que consume Moscone Center. Debido a esto, y debido a que la carga durante el día mínima es mucho mayor que la capacidad de generación del sistema PV, no hay posibilidad de que la energía fluya a la red pública.

Ejemplo de proyecto: James Forestall Building  – Washington, D.C.

El proyecto tiene las siguientes características:
  • Propietario del sistema: U.S. Department of Energy.
  • 205 kWp DC y cuatro sistemas de 1 kWp DC.
  • Tipo de red: Spot Network –  Primary – metered / Customer – owned network

La disposición PV (205 kWp DC total) se localiza en varias secciones del tejado de Forrestal Building. Los ensayos de prueba se realizaron utilizando telururo de cadmio, silicio amorfo, silicio cristalino y diseleniuro de galio indio cobre (CIGS).

El edificio es servido por un spot network diseñado para ser operado en tres de sus cuatro transformadores de red y todavía cumple la carga de demanda.

Bibliografía:
  • Photovoltaic Systems Interconnected onto Secondary Network Distribution System. National Renewable Energy Laboratory. NREL/TP-550-45061 April 2009
Palabras clave: Net energy metering, minimum import relay (MIR), reverse power relay (RPR), radial distribution systems (RDS), auto-loop distribution system), Network protector (NP), unintentional islanding, copper indium gallium diSelenide (CIGS).
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