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5603/11/11 México D.F
Estrictamente confidencial & uso restringido / Strictly confidential & limited use
4. – Huecos de Tensión
Regulación de Tensión, Frecuencia y Huecos de Tensión en Parques Eólicos
Cuando el aerogenerador ve un hueco de tensión en sus terminales existe un desequilibrio entre la potencia mecánica de entrada en el rotor y la potencia entregada a la red.
Pitch fijo Posible embalamiento.
DFM corrientes y tensiones muy elevadas por el rotor, posible destrucción del convertidor de rotor.
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� Huecos de tensión ocasionados por faltas trifásicas en ciertas subestaciones de 400 kV pueden afectar a la mayor parte del sistema.
� Desde 1/1/2008 los nuevos PP.EE. instalados deben cumplir con los requerimientos del PO 12.3.
� Actualmente se encuentran unos 20000 MW de generación eólica instalados con antelación al 1/1/2008 y posterioridad a dicha fecha certificados de cumplimiento con el PO 12.3.
Disparo de generación eólica por huecos de tensión
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Por qué
� LVRT es una solución. Los requisitos del sistema son:
� Contribución al cortocircuito durante la falta : Sistema de Protección.
� Inyección de Reactiva durante la falta. Estabilidad de la red (Tensión)
� Recuperación de la Potencia Activa después del despeje de la falta. Estabilidad de Red (Frecuencia)
Donde
� Los Códigos de Red lo requieren en el Pcc – Las soluciones de Huecos de Tensión de Gamesa están referidas a los terminales del WTG debido a los requisitos de seguridad y tiempos de respuesta requeridos
� Las soluciones LVRT están incluidas en el sistema de control del convertidor del aerogenerador.
4. – Huecos de Tensión
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4. – Huecos de Tensión
Regulación de Tensión, Frecuencia y Huecos de Tensión en Parques Eólicos
Tipos de Soluciones.Los Parques Eólicos deben soportar dichos huecos de tensión exigidos por las Normativas de los diferentes países.Las soluciones pueden lograrse a nivel de aerogenerador:
�Active Crowbar�Brake Chopper�Convertidor Full Converter.
O bien a nivel de Subestación.
� Solución Serie � Windfact� Solución paralelo � Statcom
�Gamesa dispone de todas las soluciones diseñadas, dentro de la misma Gamesa.
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Cómo
� Crowbar & Crowbar + Brake Chopper – Solución muy fiable G5X & G9X
� Sobredimensionado del Convertidor – Respuesta generador síncrono G9X
� Full Converter – Alta flexibilidad G10X-G11X-G14X
-9000-7000-5000-3000-100010003000500070009000
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Sta
tor
curr
ent
(A)
IA stator IB IC stator
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Act
ive
& R
eact
ive
Po
wer
(kW
)
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Vo
ltag
e (%
Vn
om
)
Power (kW) Reactiv (kVar) V3 (% Vnom)
-20,000-15,000-10,000-5,000
05,000
10,00015,00020,00025,000
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Gri
d v
olt
age
at 2
0kV
leve
l (kV
) VA VB VC
Example of a FRT on a G80-2 MW machine
3 phase dip down to 25 % with a fault duration of 500 ms
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Regulación de Tensión, Frecuencia y Huecos de Tensión en Parques Eólicos
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Alternativas para evitar desconexión en DFIM
� Active Crowbar
� Sustituye al convertidor de rotor en los transitorios de subida y bajada
� El convertidor de rotor se activa una vez estabilizadas las corrientes del rotor
� Sobredimensionar convertidor de rotor para soportar sobre-corrientes
� El mayor tamaño del Convertidor permite soportar las sobrecorrientes
� Refuerzo en la tensión del bus de Continua para favorecer su control
LG
LG
LG
LR
G3 ~
Overvoltage
Protection
Doubly-fedThree-Phase
Generator
Mains
U1 V1 W1 U2 V2W2
iR2
iR3
iR1 iG1
iG2
iG3
iL1 iL2 iL3
RCharge
UL1U
L2
UL3
C+
U DC
4 Q-Converter
üG
Transformer
Star/Delta Switch
N
DC-linkVoltage Circuit
L1L2L3
U L12
iR1
iR2
iR3
iG1
iG2
iG3
Grid Side InverterRotor Side Inverter
LR
LR
iS1
iS2
iS3
G 52
US23US12US12 US23
system configuration g52.vsd
Convertidor Red asegura Vdc1Convertidor Rotor modula 2
Máquina asíncrona
funciona como trafo
F(s)
3
Tras la sincronización los devanados del estátor
se conectan a la red de baja tensión4
DIODE
BRIDGE
4.- Huecos de Tensión
Regulación de Tensión, Frecuencia y Huecos de Tensión en Parques Eólicos
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�SOLUCIÓN SERIE
� WINDFACT
�SOLUCIÓN PARALELO� STATCOM
Soluciones Subestación
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WINDFACT®
lay-out integrated
in a substation
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Windpark
voltage
Grid
voltage
Windfact
voltage
Two-phase 40% voltage dip with phase shift of +26º and -24º
(α1 = +26º / α2 = -24º)
ASYNCHRONOUS WTG PHASE TO PHASE DIP WITH WINDFACT ®
1
2 2
3
4
4
Vpark Vgrid+ Vwf -
WINDFACT Voltage(Vwf)
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Windfarm
voltage
Grid
voltage
Windfact
voltage
65
ASYNCHRONOUS WTG PHASE TO PHASE DIP WITH WINDFACT ® (zoom)
1
2 2
3
4
4
Vpark Vgrid+ Vwf -
WINDFACT Voltage(Vwf)
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�Debido a la dificultad de hacer pruebas a nivel de Parque Eólico, se han desarrollado ensayos a nivel de aerogenerador con “Generadores de Huecos”.
�Gamesa ha sido un participante activo en la primera definición de dichos equipos, en el grupo de Trabajo de la AEE (Asociación Eólica Española) y de hecho posee tres generadores de su propiedad, siendo el primer fabricante en disponer de él.
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�El Grupo de trabajo de Eólica, dentro de la AEE, desarrolló junto al Operador de Red y Certificadores, el Procedimiento de Validación, Verificación y Certificación de Huecos de Tensión para la Energía Eólica, tanto con ensayos en campo como por simulación.
�Hace unas semanas se ha oficializado la versión 9 de dicho procedimiento, donde también se incorpora la Generación Solar Fotovoltaica.
�Este procedimiento ha servido como base a otros países para desarrollar posteriormente sus Procedimientos de validación como FGW,GL,etc..
�Basada en la experiencia de este Grupo de Trabajo, parte del mismo, en el cuál se encuentra Gamesa, está presente en el Grupo de Trabajo de la EWEA (Asociación Eólica Europea) trabajando en la armonización del Código de Red de ENTSO-E y que estásiendo uno de los grupos consultados por dicho Organismo.
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4. – Huecos de Tensión
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�La red es distinta en cada país y cada uno de ellos posee un requisito distintoENVOLVENTE eon 2006
0
20
40
60
80
100
0 2000 4000 6000
Time msec
Rem
anen
t V
olt
age
EON 2006
USA FERC
FRANCIADIST.FRANCIA THT1&2 WFFRANCIA THT2&3BULGARIA
U.K.
NORDEL-NORDICMÉXICO V2
TURQUIA L1
TURQUIA L2
Egipto
ENVOLVENTE EON2003
0
20
40
60
80
100
0 1000 2000 3000 4000
Time msec
Rem
anen
t V
olt
age
EON2003
RUMANIA
IRLANDA -A
CHINA 2009
IRLANDA DELNORTEGRECIA L2
POLONIA
ENVOLVENTE P.O.12.3 SPAIN
0
20
40
60
80
100
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Time msec
Rem
anen
t V
olt
age
ESPAÑABRASILGRECIA L1GRECIA L2ITALIAPORTUGALESTONIAJORDANIA
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4. – Huecos de Tensión
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�No solo la envolvente, sino también la inyección de Ir e Ia
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4. – Huecos de Tensión
Regulación de Tensión, Frecuencia y Huecos de Tensión en Parques Eólicos
�Gamesa ha realizado ensayos en campo y simulaciones comprobando el cumplimiento de los distintos Códigos de Red de los países en los que se encuentra presente y en los futuros.
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4. – Huecos de Tensión
Regulación de Tensión, Frecuencia y Huecos de Tensión en Parques Eólicos
�Gamesa ha realizado ensayos en campo y simulaciones comprobando el cumplimiento de los distintos Códigos de Red de los países en los que se encuentra presente y en los futuros.
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3ph 70% Un 2000 ms
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2ph 75% Un 2000 ms
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3ph 17% Un 530 ms
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2ph 43% Un 545 ms
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3ph 0% Un 570 ms
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� La Energía Eólica puede comenzar a suministrar los requisitos que se exigen
actualmente a la Generación Convencional, aunque existen matices que deben
ser resueltos entre el Operador de Red, Promotores y fabricantes, para
terminar de diseñar sus soluciones más avanzadas.
� La generación eólica, está demostrando día a día la capacidad en suministrar:
� Control de la producción (Potencia Activa)
� Control de la Frecuencia, dependiendo de la demanda del sistema, incluso de la
reserva de potencia.
� Control de la tensión en Pcc por V, Cos phi o Q.
� Huecos de Tensión, evitando la pérdida de generación e inyectando Ir para
recuperar la tensión
� Los sistemas forecast (MEGA) desarrollados con los fabricantes, van dando sus
frutos y vamos logrando una cierta programación de la producción debido a la
predicción del viento.
5.- CONCLUSIONES
Copyright 2009 Gamesa Corporación Tecnológica, S.A.
Regulación de Tensión, Frecuencia y Huecos de Tensión en Parques Eólicos
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� Los Sistemas SCADA de Gamesa están coordinados con los Despachos
Delegados de diversos países
� Las Herramientas de Regulación de Gamesa poseen las distintas funcionalidades para ayudar al sistema a la estabilidad de la red:
� Control de Potencia Activa + Rampas de subida/bajada 1´ y 10 ´´� Control de Frecuencia con diferentes curvas de respuesta
� Regulación de Potencia Reactiva/Factor de Potencia y Tensión, permitiendo controlar la tensión en Pcc
� Las soluciones de huecos de tensión de Gamesa han sido probadas durante
muchos años en operación y están optimizadas para soportar los requisitos de
los Códigos de Red más severos.
� Gamesa ha desarrollado soluciones también para lograr alcanzar una Calidad
de Energía a demanda en la red con equipos propios (Active filters, STATCOMs
and capacitors banks)
5.- CONCLUSIONES
Copyright 2009 Gamesa Corporación Tecnológica, S.A.
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