compensación de energía reactiva en la mayor planta solar
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Parque Fotovoltaico El Romero Solar | Caso de éxito
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CASO DE ÉXITO
Compensación de energía reactiva en la mayor planta solar de américa latina: El Romero Solar - Chile
Objetivo:
Acciona ha construido en Chile la mayor planta fotovoltaica de América Latina, El Romero Solar, situada en el desierto de Atacama. Cuenta con una potencia máxima de 246,6 megavatios (MWp) -196 MW nominales-, lo que la sitúa como una de las diez mayores instalaciones fotovoltaicas en el mundo y la mayor de Latinoamérica hasta la fecha. A pesar de la capacidad de los inversores para generar y absorber potencia reactiva, para dar cumplimiento a la NTSyCS (Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio) o código de Red Chileno, fue necesaria la instalación de 27 MVAr capacitivos los cuales se suministraron en 4 bancos de condensadores de 6.75 MVAr cada uno.
Alcance:
Para este proyecto, Arteche North America participó en el proyecto suministrando los siguientes servicios y equipos:
1) Mediciones de calidad de energía. 2) Estudios de Calidad de Energía (Flujos de Potencia y Armónicas) para validar la solución
propuesta por parte de Acciona. 3) Diseño, fabricación y suministro de 4 bancos de capacitores en 33 kV de 6.75 MVAr cada uno. 4) Pruebas SAT y puesta en marcha del sistema de compensación reactiva.
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CASO DE ÉXITO
Descripción de la empresa:
Acciona es un grupo líder en soluciones sostenibles de infraestructuras y proyectos de energía renovable en todo el mundo.
Acciona en Chile está presente hace más de 20 años y en el área de energía ha construido el Parque Eólico Punta Palmeras de 45MW y la Planta Fotovoltaica El Romero Solar de 246 MWp. Actualmente tiene en cartera aproximadamente 1000 MW en proyectos de energía renovable para desarrollar en este país.
Requisitos del cliente:
El cliente pide el suministro de 4 Bancos de condensadores de 6.75 MVAr, sin embargo, este suministro debe ser validado con un Estudio de Calidad de Energía, para comprobar que con esa potencia reactiva se dé cumplimiento al código de red Chileno (NTSyCS).
Al mismo tiempo se debe comprobar que dichos bancos de condensadores no provoquen un aumento de la distorsión armónica ni que se generen resonancias en el sistema.
Como parte integral del estudio se solicitaron también mediciones de calidad de energía tanto antes como después de instalada la solución de compensación reactiva.
Todo el suministro (estudio y equipos) debía ser entregado en 20 semanas.
Utilización de bancos de condensadores preparados para conversión a filtro: Para conseguir el tiempo de entrega se utilizó el siguiente esquema.
Se comenzó con la fabricación de los bancos de condensadores, los cuales estarían preparados para converse en filtros de armónicos de tipo LC o HP. En paralelo se comenzó con el estudio el cual inició al tiempo que se hacían las mediciones de calidad de energía previas. De esta forma, se pudo trabajar en la fabricación de los condensadores y la construcción del banco sin tener que esperar que se decida si deben ser instalados los filtros de armónicos o si se puede operar sólo con bancos de condensadores.
Cuando el estudio estuvo terminado, los bancos de condensadores ya tenían un gran porcentaje de avance.
Con el resultado del estudio, se recomendó que se instalaran filtros de armónicos para absorber las armónicas generadas por los inversores, y evitar la posibilidad de resonancia.
Sin embargo, el cliente prefirió continuar con la instalación únicamente de los bancos y probar in-situ si se podían operar sin necesidad de los reactores en serie. El diseño de los bancos permitió esta flexibilidad.
Aplicación e implementación: La potencia reactiva total de 27MVAr se entrega en 4 pasos igual de 6.75 MVAr los cuales ingresan dependiendo del nivel de generación de la planta.
El diseño de los bancos de condensadores es en estructura metálica y su instalación se hizo de tal forma de dejar el espacio suficiente para poder intercalar el reactor en serie en caso de ser necesario. Cabe destacar que los condensadores han sido seleccionados para soportar tal modificación.
Cada banco de capacitores cuenta con su desconectador especial para cargas capacitivas con resistencias de preinserción para mitigar la corriente de inrush de la conexión de los bancos, la cual se incrementaría en la operación back to back.
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CASO DE ÉXITO
En control de los bancos de condensadores es realizado por el control de la planta, sin embargo, cada banco de condensadores tiene un gabinete de control donde se implementan los enclavamientos de seguridad necesarios al mismo tiempo que se monitoriza el nivel de gas SF6 de los desconectadores para cargas capacitivas.
BENEFICIOS:
Los bancos de condensadores permiten a la planta fotovoltaica cumplir con los requerimientos de potencia reactiva impuestos por el código de red, consiguiendo así la autorización de conexión al sistema interconectado y de esta forma poder inyectar la potencia activa producida.
Al mismo tiempo, al proporcionar la energía reactiva en el punto de conexión se consigue una mayor eficiencia dado que la red al interior del parque sólo transporta la potencia activa, minimizando las pérdidas.
Dado que para este proyecto los bancos de condensadores están equipados con desconectadores para cargas capacitivas con resistencias de preinserción, se consigue un beneficio adicional, que consiste en minimizar los transitorios de corriente y de voltaje producidos por el switcheo de los bancos de condensadores. Esto permite que la electrónica de potencia de los inversores no sea sometida a sobre tensiones maximizando la vida útil y disminuyendo la probabilidad de fallas.
Cumplimiento con solicitudes sísmicas
Debido a que Chile es una zona de fuertes sismos, los equipos eléctricos deben justificar su resistencia ante las exigencias mecánicas generadas por estos.
El diseño del equipo fue acompañado por una memoria sísmica y simulación de elemento finito que respaldan el cumplimiento de las normas Nch 2369 of 2003 y la ETGI 1020.
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CASO DE ÉXITO
Estudios, mediciones y Simulaciones
Arteche desarrolló los estudios de flujos de potencia y análisis de armónicas y con esto validar que la solución propuesta no presentaría problemas durante la operación de los bancos de capacitores.
El estudio de flujos de potencia se desarrolló en el software PSS a diferentes escenarios de generación, para que la planta fotovoltaica pueda operar dentro de los límites de factor potencia y tensión del código de red aplicable. Las simulaciones fueron complementadas con mediciones realizadas en el transformador elevador y en los mismos inversores de la planta.
El estudio de análisis de resonancias y armónicas se desarrolló en el software Palladin y con dicho estudio se validó que la operación de los bancos de capacitores no genere resonancias en el parque eólico y se cumpla el código de red.
Pruebas SAT
Arteche realizo también las pruebas en sitio del equipo que además de las pruebas funcionales contemplaron pruebas de resistencia de contactos, verificación de capacidad, aislamiento, polaridad, relación de transformación. Además de lo anterior se realizó la carga de gas SF6 de los desconectadores y la verificación del correcto montaje de los equipos.
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CASO DE ÉXITO
Acerca del sistema de compensación de potencia reactiva.
Interruptores de potencia para protección por sobrecorriente y cortocircuito en cada banco de condensadores (por el cliente)
Bancos de capacitores en estructura de acero galvanizado para servicio exterior
Capacitores conectados en doble estrella
Desconectador con resistencias de preinserción por cada banco.
Capacidad de los capacitores para reconfigurarse a filtros de armónicas en caso de requerirse.
Cuchillas de puesta a tierra por cada banco.
Apararrayos clase estación?
Transformador de corriente para protección de desbalance de neutro.
Tablero de control centralizador de señales y supervisión de enclavamientos.
Enclavamiento de la puesta a tierra con sistema kirkkey.