SISTEMAS SISTEMAS ELÉCTRICOSELÉCTRICOSELÉCTRICOS ELÉCTRICOS

EÓLICOS EÓLICOS PEQUEÑOSPEQUEÑOSPEQUEÑOSPEQUEÑOS

Rubén Isaac Cariño Garay

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES ELÉCTRICAS

Gerencia de Energías RenovablesGerencia de Energías Renovables

27 de Agosto de 2014

C O N T E N I D O

I. Introducción

II Datos superficie potenciaII. Datos superficie‐potencia

III. Articulo 694 de NOM‐001‐SEDE‐2012

IV. ConclusionesIV. Conclusiones

l d d

I. IntroducciónPrincipales componentes de un aerogenerador

Aspas o palas

Góndola

Torre Generador dentro de la góndola

‐ Aerogeneradores pequeños y no pequeños

‐ Gran escala

IEC 61400-2:2006, Ed.2 “Design requirements for small wind turbines”

A d b id d l t < 200 ² (< 16 diá t <65 kW)

IEC 61400-2 2013 ed.3.0 Wind turbines – Part 2: Small wind turbines

Area de barrido del rotor < 200m² (<~16 m diámetro, <65 kW)

Un asunto que defininitivamente ha quedado resuelto, es que el tamaño máximo para“aerogeneradores pequeños” se ha confirmado como un área de barrido de 200m².

http://ampair-aquair.blogspot.mx/2012/06/iec-61400-2-edition-3-small-wind.html

Aerogeneradores pequeños y no pequeñosAerogeneradores pequeños y no pequeños

≤ 100 kW

> 100 kW

Según articulo 694 de la NOM‐001‐SEDE

Aerogenerador Avispa

Características principales:

Potencia nominal 500 wattsDiámetro del rotor 1.80 m

Aerogenerador Avispa

Diámetro del rotor 1.80 mArea barrida 2.54 m2

No. de aspas 3Velocidad de inicio 4.5 m/sVelocidad nominal 11.5 m/sVelocidad de salida 20 m/sMaterial de las aspas Fibra devidrioOrientación Viento arribaRelación de transmisión 2.5Vel. nom. de operación 454 rpmGenerador eléctrico Alternador

automotriz 75 A @ 14 VCD

Sistema de orientación Timón lateral de cola Control de sobrevelocidad con veleta articuladaPatente número 189909

Potencia nominal: 300kW

Velocidad de corte de inicio: 3 0 m/sVelocidad de corte de inicio: 3.0 m/s

Velocidad de corte de salida: 25 m/s

Radio: 16.5

Superficie de barrido: 855.3 m²pAltura de cubo: 40 m

ti l 694articulo 694

II. Datos superficie‐potencia

AerogeneradorRadio

[m]Area[m2]

Diametro[m2]

Potencia nom[kW]

Avispa 0.90 2.54 1.80 0.50

Ref. IEC 61400-2 7.98 200.00 15.96 65.00

Komai KWT300 16.50 855.30 33.00 300.00

Art. 694 Aprox 9.77 300.00 19.54 100.00

300 00

350.00

Potencia nom[kW]

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

0.00

50.00Área

III. Articulo 694 de NOM-001-SEDE-2012

A. Disposiciones generales

SISTEMAS ELÉCTRICOS EÓLICOS PEQUEÑOS

B. Requisitos del circuito

C. Medios de desconexión

D Mét d d l b dD. Métodos de alambrado

E. Puesta a tierra

F MarcadoF. Marcado

G. Conexión a otras fuentes

H. Baterías de almacenamiento

I. Sistemas de mas de 600 v

A. Disposiciones generalesp gAlcanceGeneradores individuales con potencia nominal hasta e incluyendo 100 kW

Definicionesotencia nominal:  Potencia de salida de la turbina eólica a una velocidad e viento de 11 metros/segundog

B.   Requisitos del circuitoqnsión máxima

De hasta 600 v, otras deben cumplir con I.

mensionamiento de circuitos y corriente

s conductores del circuito y dispositivos de sobrecorriente se debenmensionar para conducir no menos que el 125 por ciento de la corrientemensionar para conducir no menos que el 125 por ciento de la corrientexima como se calcula en 694‐12 (a)

otección contra sobrecorriente

a) Circuitos y equipos, b) Transformadores de potencia c) Corriente continua

temas autónomosSalida del inversor 

Dimensionamiento y protección

Alimentación monofásica de 120 voltsAlimentación monofásica de 120 volts

todas las instalaciones el valor nominal del dispositivo  de sobrecorrientenectado a la salida del in ersor debe ser menor q e el alor nominal de lanectado a la salida del inversor debe ser menor que el valor nominal de la ra del neutro en el equipo de acometida. Este equipo deberá ser macado n  la siguiente leyenda o equivalente:

VERTENCIA ALIMENTACIÓN ÚNICA DE 120 VOLTS NO CONECTAR CIRCUITOS DERIVADOS MULTICONDUCTORES

C Medios de desconexiónC. Medios de desconexiónos los conductores

proporcionarán medios para desconectar todos los conductores portadores deiente de una pequeña fuente de energía eléctrica eólica de todos los otrosductores de un edificio u otra estructura.

posiciones adicionalespMedios de desconexión. Se ubicarán donde sean fácilmente accesibles 

Deberán ser operables externamente, sin exponer al operador al contacto con partesDeberán ser operables externamente, sin exponer al operador al contacto con partesvivas

Deberá indicar claramente si está en la posición de abierto o cerrado 

Deberá tener una capacidad interruptiva suficiente para la tensión nominal delp p pcircuito y la corriente disponible en las terminales de línea del equipo

e las terminales de los medios de desconexión son capaces de estargizados en la posición abierto

ERTENCIA PELIGRO DE DESCARGA ELÉCTRICA NO TOQUE LAS TERMINALES DEL DO LINEA NI DEL LADO CARGA PUEDEN ESTAR ENERGIZADAS EN LA POSICIÓN 

ABIERTO

uipos c) Requisitos para los medios de desconexión 1) Ubicación 2) Marcado 3)ado para su uso 4) Número máximo de desconexiones .. No mas de seis interruptores o seisptores automáticos montados en una sola envolvente..quipo que no es fácilmente accesible. Se permitirá que rectificadores,oladores e inversores sean montados en las góndolas u otros lugares exterioreso son fácilmente accesibleso son fácilmente accesiblesconexión de equipos del sistema eólico pequeñoblesl ó d b ólalación y mantenimiento de una turbina eólica. Para desactivar unaa para instalación y mantenimiento se puede abrir el circuito ponerlo en cortocircuito

D Métodos de alambradoD. Métodos de alambrado

todos permitidos

Sistemas de alambrado … los circuitos de salida de la turbina que operan atensiones mayores de 30 volts se instalarán en canalizaciones.

Cables y cordones flexibles …del tipo de uso rudo o cable de potencia portátil usoen exteriores … resistentes al agua.

Circuitos de corriente continua de salida de la turbina dentro de un edificio . … deberán ser alojados en canalizaciones metálicas o instalados en 

l álenvolventes metálicas…

E. Puesta a tierraesta a tierra de equiposeneralidades Las partes metálicas expuestas no conductoras de corriente de torres,dolas de turbinas, otros equipos y envolventes de conductores, se deben conectar a unductor de puesta a tierra de equipo... Las partes metálicas ensambladas, tales como lass de la turbina y colas que no tienen una fuente de energización eléctrica, no seuerirá que sean conectados a los conductores de puesta a tierra de equipo.

Cables de retenida Los cables de retenida utilizados para soportar torres de lasCables de retenida Los cables de retenida utilizados para soportar torres de lasinas no se requerirán estar conectados a un conductor de puesta a tierra...

Puesta a tierra de la torre 1) Electrodos auxiliares… Una torre de ungenerador debe ser conectada a uno o mas electrodos auxiliares para limitar lasgenerador debe ser conectada a uno o mas electrodos auxiliares para limitar lasiones impuestas por rayos. 2) Conductor de puesta a tierra del equipo. 3)exiones de puesta a tierra de la torre. Los conductores de puesta a tierra depo se conectarán a la torre metálica …4) Sistemas de protección contra rayos. Sep ) p ymitirá que actúen como componentes del sistema de protección contra rayos, lostrodos auxiliares y los conductores de puesta a tierra de electrodos cuando cumplan

F MarcadoF. Marcadonto de interconexión del sistema interactivo. Se deberán marcar todospuntos de interconexión del sistema interactivo con otras fuentes,…

ema de potencia empleando energía de almacenamiento. … Seen marcar con la tensión máxima de operación, cualquier tensión de igualación y laridad de los conductores del circuito de puesta a tierra.

ntificación de fuentes de energía a) Instalaciones con sistemasónomos. Cualquier estructura o edificio con un sistema autónomo y no conectado afuente del suministrador, deberá de tener una placa permanente…

nstalaciones con servicio público y sistemas eólicos eléctricos pequeños. Loscios o estructuras con que tienen una acometida del servicio público y sistemastricos eólicos pequeños, tendrán una placa o directorio permanente …

trucciones para desactivar la turbina. Se instalará una placa en, ocente a la ubicación de la turbina proporcionando instrucciones básicas para la

G Conexión a otras fuentesG. Conexión a otras fuentes

ntificado de equipo interactivo. Solo los inversores aprobados eq p ptificados como interactivos se permitirán en sistemas interactivos.

talación. Los sistemas eléctricos eólicos pequeños, cuando se conectan a lastes de la red pública, deberán cumplir con los requisitos del artículo 705.p , p q

ngo de tensión de operación. Se permitirá que los sistemas eléctricos eólicosueños conectados a circuitos conectados a circuitos derivados o alimentadorescados, puedan exceder el rango de tensión de operación normal de estos circuitos …cados, pueda e cede e a go de te s ó de ope ac ó o a de estos c cu tos

nto de conexión. Los puntos de conexión para interconectar fuentes de energíatrica deberán cumplir con 705‐12.

H Baterías de almacenamientoH. Baterías de almacenamientotalaciónGeneralidades. Las baterías de almacenamiento en sistemas eléctricos eólicos

ñ d b á li l di i i d l A tí l 480pequeños deberán cumplir con las disposiciones del Artículo 480Viviendas. Tensión de operación

baterías de almacenamiento deberán tener las celdas conectadas para operar a menosbaterías de almacenamiento deberán tener las celdas conectadas para operar a menos0 volts nominales. Las baterías de almacenamiento de ácido‐plomo deberán tener node veinticuatro celdas de 2 volts conectadas en serie (48 volts nominales).

Resguardo de partes vivas. Las partes vivas de los sistemas de baterías deberán serResguardo de partes vivas. Las partes vivas de los sistemas de baterías deberán seresguardadas…

Limitación de corriente. Se debe instalar un limitador de corriente aprobado…

Cajas de baterías no conductoras y bastidores conductivos. Las baterías de ácido‐Cajas de baterías no conductoras y bastidores conductivos. Las baterías de ácidoplomo inundadas, con ventilación, con más de veinticuatro celdas de 2 voltios

t d i (48 lt i l ) d b tili j d ti

Desconexión de circuitos de baterías en serie. Los circuitos de batería sujetos amantenimiento en campo, con más de veinticuatro celdas de 2 volts conectadas enserie (48 volts nominales), deben tener previsiones para desconectar los segmentosde cadenas conectadas en serie de 24 celdas o menos para el mantenimiento porde cadenas conectadas en serie de 24 celdas o menos, para el mantenimiento porpersonas calificadas.

Medios de desconexión para mantenimiento de la batería. Las instalaciones debaterías con más de veinticuatro celdas de 2 volts conectadas en serie (48 voltsbaterías, con más de veinticuatro celdas de 2 volts conectadas en serie (48 voltsnominales), deben tener un medio de desconexión, accesible sólo a personascalificadas, que desconecte para el mantenimiento, los conductores del circuitopuestos a tierra en el sistema eléctrico de la batería.

Sistemas de baterías para más de 48 volts. Cuando el sistema de baterías para unpequeño sistema eléctrico eólicos consta de más de veinticuatro celdas de 2 voltsconectadas en serie (más de 48 volts nominales), se permitirá que el sistema debaterías opere con conductores de fasebaterías opere con conductores de fase…

ntrol de carga de las bateríasntrol de carga de las baterías

Generalidades. El equipo se deberá proporcionar con el control del proceso de carga de la batería Viviendasde la batería… Viviendas. Controlador de carga por desviación.Medio único de regulación del proceso de carga. Un sistema eléctrico eólico pequeños queutilice un controlador de carga por desviación como el único medio de regulación del proceso deg p g parga de la batería, debe estar equipado con dos medios confiables e independientes, paraprevenir la sobrecarga de la batería.

Circuitos con controlador de corriente continua de desvío de carga de baterías y desvíod L i i i l d d d í d d b í d ide carga. Los circuitos que contienen un controlador de desvío de carga de baterías de corrienteontinua y un desvío de carga de corriente continua deberá cumplir con lo siguiente:

La corriente nominal de la carga de desviación debe ser menor o igual a la corriente nominal delontrolador de carga por desviación…

La ampacidad del conductor y el valor nominal del dispositivo de sobrecorriente para este circuitodebe ser por lo menos del 150 por ciento de la corriente nominal máxima del controlador de carga

I Sistemas de mas de 600 voltsI. Sistemas de mas de 600 voltsneralidadessistemas eléctricos eólicos pequeños, con una tensión máxima del sistema mayor a 600 s de corriente alterna o de corriente continua deberán cumplir con el Artículo 490 y loss de corriente alterna o de corriente continua deberán cumplir con el Artículo 490 y los ás requisitos aplicables a instalaciones de más de 600 volts nominales.

or nominal del cable y equipoor nominal del cable y equipolos propósitos de la Parte I de este Artículo, las tensiones utilizadas para determinararacterísticas nominales del cable y equipos, deben ser que se especifican en 694‐85(b).

Circuitos de batería. En los circuitos de batería, la tensión utilizada debe ser lamayor tensión experimentada bajo carga o condiciones equivalentes.

Otros circuitos. En otros circuitos, la tensión utilizada debe ser la tensión máximad ó l

IV. Conclusiones

No se tiene uniformidad en relación a la definición de aerogeneradorespequeños. Tal vez en el futuro cercano una gama de aerogeneradores queh id ñ ñahora se consideran no pequeños pasen a pequeños.

ste artículo de la norma hace énfasis en la seguridad del personal e integridad e equipos e instalacionese equipos e instalaciones.

e tienen apartados relacionados con las marcas, sin embargo tambiénonsiderar señalización exterior sobre todo en la parte alta de losonsiderar señalización exterior, sobre todo en la parte alta de loserogeneradores.

onsiderar sistema de protección contra descargas atmosférica en aspas.p g p