Problemas de calidad de energía en sistemas de energía renovable Leave a comment

El término calidad de potencia es una medida de la pureza de la potencia de CA, incluida la presencia de armónicos y ruido no deseados en la línea de alimentación y la frecuencia.

Un armónico es una frecuencia que es un múltiplo entero de otra frecuencia básica. Los armónicos en la línea de alimentación son múltiplos de la frecuencia de la línea de alimentación (50 Hz o 60 Hz).

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Bajo ciertas condiciones, el equipo eléctrico puede ser dañado por armónicos. Los armónicos se crean tanto en la fuente como en cargas no lineales y debido a la histéresis en los transformadores o motores .

Además de los armónicos, las cargas no lineales en el sitio de un usuario pueden inyectar ruido en la línea que se transmite a otros usuarios. Las cargas no lineales incluyen variadores de frecuencia de motor, soldadores, hornos de arco, balastos electrónicos y más.

Los armónicos pueden afectar el funcionamiento del equipo, especialmente los controladores y computadoras sensibles, y pueden aumentar las pérdidas en la transmisión . Su magnitud disminuye con la frecuencia y los armónicos superiores al decimotercero armónico (780 Hz para una frecuencia fundamental de 60 Hz) no se incluyen en la medición del contenido de armónicos.

Una forma de reducir el contenido de armónicos en las líneas eléctricas es usar un convertidor de modulación de ancho de pulso (PWM) en el sitio del usuario o filtros para eliminar otras frecuencias que no sean la frecuencia de la línea eléctrica. Un convertidor PWM puede generar una señal de cualquier forma o frecuencia deseada en aplicaciones de alta potencia.

En sistemas renovables , el ruido de los equipos eléctricos en la fuente puede poner CA de baja calidad en la red. En el caso de los sistemas solares fotovoltaicos , un inversor convierte los CC de los paneles solares a CA.

Los inversores son conocidos por crear ruido de frecuencia de radio y armónico debido a la conmutación de alta velocidad que se usa comúnmente. Se puede empeorar si la unidad no está conectada a tierra correctamente. El filtrado puede ayudar a aliviar el ruido de los inversores.

El ruido puede causar transitorios de voltaje y es difícil de manejar debido a su naturaleza aleatoria. Incluye interrupciones de luz y energía.

En casos críticos donde un apagón, un apagón o un ruido pueden ser un problema grave (por ejemplo, un centro de cómputo o un hospital), el cliente puede instalar una fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) , que cambia automáticamente a un generador auxiliar o baterías si es necesario. El poder se pierde o tiene otros problemas.

La calidad de energía ideal existe cuando la tensión y la corriente producidas por el sistema de generación tienen una forma de onda sinusoidal perfectamente limpia, sin contenido armónico ni ruido. La frecuencia debe coincidir exactamente con la frecuencia de la red.

El voltaje de la fuente de energía ideal permanece constante independientemente de las condiciones cambiantes. Por supuesto, la fuente ideal no existe, pero las fuentes de alta calidad se acercan a este ideal. Si los parámetros están demasiado lejos de la potencia ideal, deben corregirse antes de la conexión a la red.

Los principales problemas que afectan la calidad de la energía son el control defrecuencia y voltaje, el recorrido de baja tensión y el parpadeo . Estos temas se discuten en las siguientes subsecciones.

Control de frecuencia y voltaje

La frecuencia y el voltaje en la red son controlados por los productores de energía individuales que ponen grandes cantidades de energía eléctrica en la red.

La red recibe el voltaje de los grandes productores de energía, como los generadores de energía nuclear, los sistemas de generación a carbón y los generadores hidroeléctricos, así como los sistemas de energía renovable.

Los grandes sistemas de energía pueden controlar el voltaje y la frecuencia fácilmente, pero algunos sistemas de energía renovable pueden tener dificultades debido a que la energía proveniente de fuentes renovables, particularmente el viento y hasta cierto punto la energía solar, puede ser variable.

Debido a que la mayor parte de la energía eléctrica en la red tiene un voltaje constante y una frecuencia constante de los productores de energía más grandes, la red misma puede ayudar a sincronizar la frecuencia de los sistemas de energía renovable (por ejemplo, mediante el uso de generadores de inducción de alimentación doble).

Paseo de bajo voltaje a través de

Los problemas de bajo voltaje en la red pueden ocurrir durante varios ciclos de voltaje de CA, o pueden durar varias horas. También puede ser causado en una fase de un sistema trifásico o en las tres fases.

La baja tensión es una condición que existe cada vez que la tensión en la red cae un 10% o más por debajo del nivel de tensión nominal.

Cuando ocurre una baja tensión en el punto donde se conecta el sistema de energía renovable, el sistema de energía renovable debe tener la capacidad de manejar esta condición o desconectarse de la red.

No importa si el sistema de energía renovable está causando la baja tensión o si la baja tensión se produce en otros lugares de la red. El sistema de seguridad para este problema se denomina recorrido de baja tensión (LVRT) .

Cuando la falla de bajo voltaje ocurre en la red, la instrumentación mide la gravedad y la duración del problema y determina la mejor solución para corregirlo.

Si el sistema de energía renovable está causando la condición de bajo voltaje, debe ser capaz de corregir la condición rápidamente o desconectarse de la red.

La opción es desconectar la fuente de la red y volver a conectarse automáticamente después de que la condición de bajo voltaje haya desaparecido o permanecer conectado y pasar por el estado de bajo voltaje.

Otra posibilidad es mantenerse conectado y ayudar a corregir el problema agregando energía de los bancos capacitivos de la fuente de energía renovable, lo que puede ayudar a la condición de bajo voltaje.

El método utilizado por el sistema de energía renovable puede depender del tipo de problema que esté experimentando la red. Obviamente, la acción correctiva es útil solo para sistemas grandes porque los sistemas más pequeños no pueden afectar la red lo suficiente como para cambiar la condición.

Parpadeo

El parpadeo se define como una variación de corta duración en la energía eléctrica. A veces se ve como un abandono momentáneo, como cuando una luz varía.

Este problema es más notable cuando un sistema de energía renovable está conectado directamente a una aplicación residencial o comercial como la única fuente de energía.

Si el sistema de energía renovable utiliza un inversor, por lo general tiene la capacidad de controlar el aumento o la disminución del voltaje, de modo que el cambio en el voltaje se mantenga al mínimo tanto en la duración como en la cantidad.

Preguntas de revisión

  1. ¿Qué problemas relacionados con la calidad de la energía deben abordar los sistemas de energía renovable al conectarse a la red?
  2. ¿Qué es un UPS? ¿Dónde es importante su uso?

Responder

  1. Los problemas de calidad de energía incluyen señales no deseadas, como los armónicos y el ruido que se inyecta en las líneas eléctricas. Los sistemas de energía renovable que están conectados a la red necesitan una onda sinusoidal limpia, por lo que los inversores deben ser revisados ​​y cualquier fuente de ruido eliminada.
  2. Fuente de poder ininterrumpible; es importante en los casos críticos donde un apagón, un apagón o un ruido puede ser un problema grave (un centro de cómputo o un hospital, por ejemplo).

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