BANCO DE ENSAYO DE EQUIPOS ELECTRICOS, GENERADORES O CONSUMIDORES, FRENTE A HUECOS DE TENSION.

Banco de ensayo de equipos eléctricos frente a huecos de tensión que comprende un perfil programable de tensión consistente en:

(a) un módulo de potencia que integra una máquina eléctrica rotativa síncrona de (5) que dispone de un automatismo de conexión (14) específico, compuesto por al menos:

- cuatro elementos de maniobra (18, 19, 20 y 21) de baja o media tensión y

- un sistema integrado de limitación de corriente de conmutación, compuesto a su vez por, al menos:

- dos impedancias (22 y 23) asociadas a un sistema para adaptación de tensiones (11) compuesto por dos transformadores trifásicos iguales (15, 16), con un nivel de tensión asignada adaptable mediante tomas;donde dicho módulo eléctrico rotativo síncrono (5) está accionada a través de un módulo de accionamiento síncrono (12) que mantiene constante la velocidad de giro; y

(b) un sistema de control (9) sobre el sistema de potencia (5) anteriormente descrito consistente en un dispositivo programable que envía órdenes de conexión y desconexión al automatismo de conexión (14) y que controla la tensión de excitación del módulo (5) en función de la consigna de evolución temporal deseada para la tensión

Banco de ensayo de equipos eléctricos, generadores o consumidores, frente a huecos de tensión.

Objeto de la invención

La presente invención tiene por objeto presentar un generador de huecos de tensión de perfil temporal programable, compuesto por dispositivos electromagnéticos y electromecánicos que es capaz de reproducir la evolución temporal que adoptaría la onda de tensión en los terminales de conexión de un equipo, generador o receptor, conectado a una red eléctrica de alta tensión, durante las circunstancias correspondientes a "huecos de tensión", incluyendo el intervalo en que se mantiene la falta, y el intervalo de recuperación después de despejada la misma, tal como se ha definido anteriormente. Dicho dispositivo proporciona una herramienta de ensayo y homologación de generadores/receptores (especialmente relevante en el caso de aerogeneradores) conectados a la red de distribución y/o transporte, frente a "huecos de tensión" con diferentes perfiles de evolución temporal adaptables al "patrón" establecido por la normativa aplicable en cada caso y sin necesidad de provocar fallos "reales" en la red.

Campo de la invención

La invención se encuadra en el sector técnico de la calidad y fiabilidad del servicio eléctrico, más concretamente en lo relativo a los sistemas de evaluación de la respuesta de generadores y receptores eléctricos frente a perturbaciones, fundamentalmente frente a huecos de tensión.

Antecedentes de la invención

Se entiende por "hueco de tensión" en un punto de la red eléctrica, la permanencia del valor eficaz de la tensión de la red por debajo del 80% de su valor asignado, durante un periodo menor o igual a un segundo. Habitualmente estos huecos están provocados por la influencia sobre el punto en cuestión, de un cortocircuito o "fallo" en algún otro punto de la red, más o menos distante, que es despejado correctamente por la actuación de las protecciones. El periodo a considerar incluye el tiempo en que se ha mantenido el fallo y el tiempo de recuperación, después de que actúen las protecciones.

Una de las mayores preocupaciones actuales del operador del sistema eléctrico, para asegurar su fiabilidad, es conocer la capacidad que tienen los nuevos sistemas de generación eléctrica con energías renovables y, en particular, los aerogeneradores de los parques eólicos, para mantenerse conectados durante huecos severos de tensión provocados por fallos en la red, y poder así contribuir a la recuperación del sistema una vez despejada la falta:

Asimismo la legislación vigente incentiva mediante un complemento específico (5% de la tarifa), a las instalaciones eólicas que puedan contribuir a la continuidad de suministro frente a huecos de tensión, e instalen el equipo de regulación necesario para ello. (Real Decreto 436/2004, BOE nº. 75, 27 de marzo de 2004).

Es, por tanto, de gran interés desarrollar un equipo "generador de huecos de tensión de perfil programable", de modo que, conectado a los terminales eléctricos del sistema de generación, permita reproducir las condiciones a que éste se ve sometido durante situaciones de defecto en la red y, de ese modo, poder analizar su capacidad de contribuir a la recuperación del sistema una vez despejada la falta.

Los generadores de huecos de tensión actualmente. existentes, se utilizan en Calidad de Servicio eléctrico y su diseño está orientado a la acreditación del comportamiento de equipos receptores, tales como accionamientos industriales y todo tipo de dispositivos semiconductores, frente a la aparición de huecos en la tensión de alimentación, conforme a distintas normativas internacionales (SEMI F47, ITIC, CBEMA o IEC6100-4-11).

Además conviene tener en cuenta una serie de patentes y prototipos relacionados con la invención. Por ejemplo, la patente US6285169 titulada "SAG GENERATOR WITH SWITCH MODE IMPEDANCE" y la patente US 20030230937 "SAG GENERATOR WITH PLURALITY OF SWITCH TECHNOLOGIES", corresponden a equipos de generación de huecos que emplean equipos electrónicos cuya máxima potencia alcanzable está limitada a un valor menor de 100 kW, para poder generar la onda correctamente. Este límite es claramente inferior al necesario para el ensayo de aerogeneradores o grandes receptores (2-3MW), aplicación a la que se destina principalmente la invención.

Los equipos referidos tanto en la patente WO0060430 "Non rotating portable voltage sag generator", como en el artículo de Collins ER, Morgan RL "A Three-phase Sag Generador for Testing Industrial Equipment" (IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 11, No. 1. January 1996), así como también en el artículo de JL. Rodríguez "Procedimiento de medida de la respuesta de Aerogeneradores ante huecos de tensión con la unidad móvil ULISES" (Revista Energía, No. 191. Mar/Abril 2006), no tienen esta limitación de potencia al estar compuestos por dispositivos electromagnéticos, por tanto se aproximan más al objetivo de la invención. En los dos primeros se utilizan auto-transformadores, mientras que, en el citado en último lugar, se emplea un generador síncrono. Estos equipos sí podrían manipular valores de potencia del orden de las requeridas por los sistemas de generación eólica o grandes receptores (2-3 MW), aunque plantean diversos problemas asociados al escalado, debidos al uso de electrónica de potencia. Sin embargo, el perfil temporal del hueco de tensión que se genera con dichos equipos difiere del que es exigible a los sistemas de generación eólica, en lo relativo a la evolución temporal de la tensión durante su recuperación (P.0.12.3 BOE 254 de 24 Octubre 2006). Mientras que ésta debe presentar un perfil con una caída inicial brusca, seguida de una recuperación progresiva en forma de rampa, los antedichos generadores de huecos sólo son capaces de provocar caídas y recuperaciones de tensión bruscas.

Descripción de la invención

La presente invención es un generador de huecos de tensión de perfil temporal programable, compuesto por dispositivos electromagnéticos y electromecánicos que es capaz de reproducir la evolución temporal que adoptaría la onda de tensión en los terminales de conexión de un equipo, generador o receptor, conectado a una red eléctrica de alta tensión, durante las circunstancias correspondientes a "huecos de tensión", incluyendo el intervalo en que se mantiene la falta, y el intervalo de recuperación después de despejada la misma, tal como se ha definido anteriormente. Dicho dispositivo proporciona una herramienta de ensayo y homologación de generadores/receptores (especialmente relevante en el caso de aerogeneradores) conectados a la red de distribución y/o transporte, frente a "huecos de tensión" con diferentes perfiles de evolución temporal adaptables al "patrón" establecido por la normativa aplicable en cada caso y sin necesidad de provocar fallos "reales" en la red. El generador objeto de la invención comprende, al menos, los siguientes subsistemas:

(i) Un primer sistema de potencia MSPP (Máquina eléctrica rotativa Síncrona de Perfil Programable) que, a su vez, comprende al menos:

1. Banco de ensayo de equipos eléctricos, generadores o consumidores, frente a huecos de tensión, que permite obtener un perfil programable de tensión, caracterizado porque comprende:

(a) una primera máquina eléctrica rotativa síncrona (6) encargada de generar una tensión de valor eficaz variable y excitada por un primer transformador de excitación (7) y un primer rectificador controlado (8);

(b) una segunda máquina eléctrica rotativa síncrona (34) acoplada a la red (1), cuyo eje (35) está unido con el eje (36) de la primera máquina eléctrica rotativa síncrona (6) para mantener la velocidad de sincronismo;

(c) un conmutador de fuentes (14), compuesto por al menos: