- Información
- Chat IA
163060333-monografia
Administration I (ADE-0901)
Universidad Tecnológica de Honduras
Recomendado para ti
Comentarios
Vista previa del texto
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE
HONDURAS
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA
Monografía de Compilación
“Técnicas en la Compensación de Potencia Reactiva y
Control de Voltaje de Generadores Eólicos”
Sustentada por:
EDNA CELESTHE VÁSQUEZ CRUZ
Cuenta Número 200661110376
PREVIA INVESTIDURA AL TÍTULO DE
INGENIERO EN ELECTRÓNICA
TEGUCIGALPA M.D. HONDURAS C
NOVIEMBRE 2010
ii
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE HONDURAS
AUTORIDADES
PRESIDENTE DE JUNTA DE ASOCIADOS Lic. Roger D. Valladares
RECTOR GENERAL Msc. Ricardo Antillón
VICERRECTOR Msc. Oscar Reyes
SECRETARIO GENERAL Msc. Edwin Romell Galo
RECTOR CAMPUS TEGUCIGALPA LLM. Luis Alonso Discua Cerrato
DIRECTOR ACADÉMICO CAMPUS TEGUCIGALPA Mae. Luis Enrique Raudales
DIRECTORA CARRERA INGENIERIA EN ELECTRÓNICA Campus Tegucigalpa Mae. Marina Sagrario Castellanos
ASESOR Ing. César Augusto Núñez Aguilar
iv
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Mesoamérica Energy por brindarme información del proyecto
Energía Eólica de Honduras S. EEHSA, tanto al Gerente de desarrollo:
Ingeniero José Morán, como al Gerente administrativo: Ingeniero Leonel
Umaña, quienes permitieron el uso de dicha información para elaborar el
informe acerca de las “Técnicas en la Compensación de Potencia Reactiva y
Control de Voltaje de Generadores Eólicos”.
También agradezco al Coordinador de Gestión de Mantenimiento de
COCESNA y catedrático de la Universidad Tecnológica de Honduras:
Ingeniero Cesar Núñez por su asesoramiento en la elaboración del presente
informe.
v
DEDICATORIA
A Dios:
Por guiarme en cada uno de los días de mi vida, brindándome amor,
entendimiento, fortaleza y sabiduría.
A mis padres:
Enna Cruz y Oscar Vásquez, por ser un bastión muy importante en mi vida y
por darme siempre su apoyo incondicional.
A mis hermanos y mi familia:
Por su ayuda cuando más la he necesitado.
A mis amigos:
Por estar siempre apoyándome con sus palabras de aliento.
A la junta de Asociados de UTH:
Por seleccionarme en la entrega de la beca completa en la carrera de
Ingeniería en Electrónica.
A catedráticos de UTH:
Por su apoyo y dedicación, durante el transcurso de las clases y por
ofrecerme orientación en aspectos de la profesión de Ingeniero en
Electrónica.
vii
- Caso de Estudio en Perú acerca de la determinación de la Capacidad Máxima de
x - 2.3. Esquema y descripción de las partes de un aerogenerador
- Estado actual de la Energía Eólica
- CAPÍTULO III
- FUNDAMENTOS TEÓRICOS
- Tipos de Cargas conectadas a los sistemas eléctricos...................................................
- Impedancia, resistencia reactancia
- Potencia Aparente, Activa y Reactiva
- Triangulo de potencia
- Compensación de potencia Reactiva
- 3.5. Efectos de un bajo factor de potencia:
- 3.5. Ventajas de la corrección del factor de potencia
- Valores presentados en Cantidades por Unidad P. y en Porcentaje %
- CAPÍTULO IV
- AEROGENERADORES
- Distintas Tecnologías de Generación Eólica
- Tipos de tecnologías en Aerogeneradores
- 4.2. Generador de Inducción Jaula de Ardilla (SCIG)
- 4.2. Generador de inducción doblemente alimentado (DFIG)
- 4.2. Comparación entre SCIG y DFIG
- CAPÍTULO V
- ELÉCTRICA 5. INTEGRACIÓN DE PARQUES EÓLICOS EN SISTEMAS DE ENERGÍA
- Características de Funcionamiento de los aerogeneradores..........................................
- 5.1. Parques Eólicos
- 5.1. Generación Distribuida
- 5.1. Sistemas de Potencia Híbridos
- Normas para la interconexión de los parques eólicos al sistema de energía
- Problemas de Integración de los Aerogeneradores
- 5.3. Estudios de Ingeniería
- 5.3. Requerimientos de potencia reactiva
- 5.3. Control de voltaje y huecos de tensión viii
- 5.3. Requerimientos de control de voltaje ante perturbaciones en la red
- CAPÍTULO VI
- CONTROL DE VOLTAJE EN LOS AEROGENERADORES
- Energía Eólica y el Control de Voltaje
- Control de Voltaje
- Influencia de la generación eólica sobre la interacción Voltaje-potencia reactiva (V-Q)
- Control de Voltaje
- Capacidad de control de Voltaje de los Aerogeneradores - SCIG ............ 6.4. Compensación de potencia reactiva en Aerogenerador de velocidad fija con - con DFIG 6.4. Compensación de potencia reactiva en Aerogeneradores de velocidad Variable
- CAPÍTULO VII
- CASOS DE ESTUDIO
- eólica a un sistema de Distribución Eléctrica 7. Caso de estudio en Costa Rica sobre el Análisis para la Interconexión de una planta
- 7.1. Arranque de los aerogeneradores
- 7.1. Efectos en el voltaje de los aerogeneradores ante variaciones de velocidad
- eólicos interconectados al SIC (Sistema Interconectado Central) 7. Caso de Estudio de Chile en el Análisis Dinámico de la operación de los parques
- 7.2. Resultados de la Simulación
- 7.2. Conclusiones
- año Generación Eólica en el Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) para el
- 7.3. Generador de inducción Jaula de Ardilla
- 7.3. Generador de inducción doblemente alimentado
- 7.3. Conclusiones respecto de la tecnología de los Generadores Eólicos
- CASOS DE ESTUDIO
- eólica a un sistema de Distribución Eléctrica 7. Caso de estudio en Costa Rica sobre el Análisis para la Interconexión de una planta
- RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE AMBOS GENERADORES
- CONCLUSIONES
- RECOMENDACIONES
- Figura 1. Proceso de metodología empleado ÍNDICE DE FIGURAS
- Figura 2. Velocidades obtenidas por las torres, en el año
- Figura 3. Línea de tiempo de EEHSA
- Figura 4. Rueda con palas en eje vertical
- Figura 5. Molino de Pedestal.................................................................................................
- Figura 6. Charles F. Brush y su aerogenerador de 12KW creado a finales del siglo XIX.
- Figura 7. Poul la Cour y su Aerogenerador
- Figura 8. Transformación de la energía mecánica a eléctrica
- Figura 9. Aerogenerador Gamesa
- Figura 10. Curva de potencia de un aerogenerador típico
- Figura 11. Esquema de un aerogenerador.
- Figura 12. Potencia Eólica instalada (Global), 1996-2009.
- Figura 13. Triángulo de Potencia
- Figura 14. Triángulo de potencia para cargas inductivas........................................................
- Figura 15. Triángulo de potencia para cargas capacitivas
- Figura 16. Generador de Inducción conectado a la red eléctrica y su triangulo de potencia
- correspondiente triangulo de potencia. Figura 17. Generador de Inducción conectado a la red eléctrica con compensación y su
- Figura 18. Tipos de Aerogeneradores dependiendo del tipo de generador
- Figura 19. Aerogenerador de velocidad fija
- Figura 20. Aerogenerador de velocidad variable
- transmisión Figura 21. Conexión de un parque eólico a la red. Línea A y B pertenecen a la línea de
- Figura 22. Hueco trifásico equilibrado del 50%
- Figura 23. Curva tensión-tiempo admisible en el punto de conexión
- función del voltaje en terminales Figura 24. Corriente reactiva admisible (generada o consumida) en aerogeneradores, en
- equivalente............................................................................................................. Figura 25. Representación de conexión de un parque eólico mediante un generador
- Figura 26. Dependencia del consumo de potencia reactiva en un generador SCIG
- Figura 27. Generador SCIG y capacitores
- velocidad del rotor y el voltaje en terminales Ut, como referencia. Figura 28. Dependencia de la potencia (a) activa y (b) reactiva de un generador SCIG con la
- Figura 29. Generador DFIG y el convertidor electrónico de potencia
- Figura 30. Comportamiento de un DFIG................................................................................
- Figura 31. Control del consumo de potencia reactiva en un generador DFIG
xi
Figura 32. Voltaje en el punto de interconexión cuando se conecta el parque. En este caso el voltaje cae a valores menores de 0 p. ............................................................ 69 Figura 33. Voltaje en el punto de interconexión al conectarse el parque ................................ 70 Figura 34. Voltaje el punto de interconexión cuando varía la velocidad del viento del PEVC con SCIG. Se da una relación inversamente proporcional. .................................. 71 Figura 35. Voltaje en el punto de interconexión cuando varía la velocidad del viento del PEVC con DFIG. Se da una relación inversamente proporcional con una variación mínima. ................................................................................................. 72 Figura 36. Red utilizada en el estudio de la simulación.......................................................... 74 Figura 37. Gráfico superior: Tensión en S/E. Gráfico inferior: Tensión en PCC. Velocidad fija, 66 kV, 15 MW ............................................................................................ 75 Figura 38. Factor de potencia en la S/E. Velocidad fija, 66 kV, 15 MW ................................ 76 Figura 39. Velocidad del generador. Velocidad fija, 66 kV, 15 MW ..................................... 77 Figura 40. Gráfico superior: Tensión en S/E. Gráfico inferior: Tensión en PCC. velocidad variable, 66 kV, 15 MW. ...................................................................................... 78 Figura 41. Factor de potencia en la S/E. Velocidad variable, 66 kV, 15 MW ........................ 79 Figura 42. Componentes y disposición en un aerogenerador de inducción (SCIG). ............... 81 Figura 43. Componentes y disposición en un aerogenerador de inducción doblemente alimentado (DFIG). .............................................................................................. 83 Figura I. a) Estator, b) Rotor jaula de ardilla y c) Rotor devanado. .................................... 91 Figura I. Curva característica par velocidad del generador................................................. 92 Figura III. Representación esquemática del transporte y distribución de la energía. .......... 95 Figura IV. Curva de potencia de Gamesa G87 2 MW. .................................................... 97 Figura V. Partes del generador Gamesa G87-2MW. .......................................................... 99
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Datos del parque eólico EEHSA .............................................................................. 14 Tabla 2. Comparación de ventajas y desventajas de los generadores SCIG y DFIG .............. 41 Tabla 3. Comparación entre SCIG y DFIG ............................................................................ 87 Tabla IV. Datos generales del parque eólico. ...................................................................... 96 Tabla IV. Potencia eléctrica versus velocidad de viento del generador de Gamesa G 2. 0MW ................................................................................................................ 97
Técnicas en la Compensación de Potencia Reactiva y Control de Voltaje de Generadores Eólicos 2010
2
PLANTEAMIENTO DEL TEMA
Mesoamérica Energy instalará un proyecto de energía renovable y limpia,
llamado Energía Eólica de Honduras S. A. EEHSA, el cual abastecerá de
energía eléctrica al pueblo hondureño a través de la Empresa Nacional de
Energía Eléctrica ENEE.
La compensación de potencia reactiva y control de voltaje en Mesoamérica
Energy es de suma importancia en la conversión de energía eólica a
eléctrica, evitando problemas en el sistema de distribución de energía, según
estudios realizados en otros países 1.
Dicha conversión de energía de tipo mecánica a eléctrica es posible gracias
a la existencia de diferentes tipos de generadores. En el presente informe
solamente se analizarán los Generadores de Inducción Jaula de Ardilla
(Squirrel Cage Induction Generator, SCIG) y el Generador de Inducción
Doblemente Alimentado (Doubly Fed Induction Generator, DFIG), porque son
los más utilizados en los parques eólicos a nivel mundial.
En los generadores de corriente alterna, una variación de potencia reactiva
conlleva una variación de voltaje, es por ello que debe existir control de
compensación en ambas tecnologías, evitando perdidas en el sistema al cual
se les proporcionará este tipo de energía.
La monografía tiene como propósitos analizar, estudiar y comparar los dos
sistemas de generación en respuesta a fallas en el sistema eléctrico, y
variaciones de velocidad en el viento, además comprobar que Mesoamérica
Energy tomó la decisión correcta en utilizar aerogeneradores con tecnología
DFIG.
1 Países como Costa Rica, Chile y Perú; en el capítulo 7, se observan dichos casos de estudios.
Técnicas en la Compensación de Potencia Reactiva y Control de Voltaje de Generadores Eólicos 2010
3
OBJETIVOS
Objetivo General
Realizar un estudio, mediante la comparación de las técnicas de
compensación de potencia reactiva y control de voltaje, por parte del
Generador de Inducción Jaula de Ardilla, SCIG y Generador de Inducción
Doblemente Alimentado, DFIG; para emplearlo en el parque eólico EEHSA
de Mesoamérica Energy y en otros proyectos similares.
Objetivos específicos
Informar de las ventajas y desventajas que poseen los generadores SCIG y DFIG. Identificar que el control de voltaje es de suma importancia para los consumidores conectados a la red eléctrica. Analizar la necesidad de la compensación de potencia reactiva y control de voltaje en el parque eólico de Mesoamérica Energy conectado a la red eléctrica de la ENEE. Distinguir el tipo de generador que es más conveniente emplear en la instalación de un parque eólico. Comprender las relaciones velocidad del viento, potencia y voltaje en los aerogeneradores de parques eólicos. Analizar las respuestas de ambas tecnologías de generadores, ante perturbaciones en el viento y en la red. Estudiar las normativas internacionales acerca de las integraciones de parques eólicos a los sistemas eléctricos. Comprender estudios realizados por países como Costa Rica, Chile y Perú, acerca de dichas tecnologías de generadores.
Técnicas en la Compensación de Potencia Reactiva y Control de Voltaje de Generadores Eólicos 2010
5
METODOLOGÍA
Para la elaboración de la presente monografía se hizo uso de la investigación
de compilación, la cual consiste en obtener información acerca del objeto de
estudio del tema y posteriormente desarrollar un informe relacionado con
dicho tema.
La recopilación de información se hizo a través de entrevistas personales y
telefónicas, al personal de Mesoamérica para conocer acerca del proyecto, y
de la empresa en las oficinas de Santa Ana y Tegucigalpa.
También se obtuvo información necesaria, para la elaboración del marco
teórico y la investigación de casos de estudio en otros países, por medio de
consultas en diferentes libros, revistas, informes y páginas Web.
Se recolecta toda la información necesaria referente al tema, después se
selecciona la que posee mayor relevancia, seguidamente se analiza y se
verifica dicha información, para obtener conclusiones y así formular el
documento final. Para el desarrollo de la presente investigación se realizó el
siguiente procedimiento como se muestra en la figura 1:
Figura 1. Proceso de metodología empleado
Técnicas en la Compensación de Potencia Reactiva y Control de Voltaje de Generadores Eólicos 2010
6
CAPÍTULO I
Técnicas en la Compensación de Potencia Reactiva y Control de Voltaje de Generadores Eólicos 2010
8
Visión:
Anticipar 200 megavatios en proyectos de energía eólica, en la cartera de desarrollo en etapa de operación comercial en los próximos 5 años. Mantener una cartera de proyectos de calidad en diferentes fases de desarrollo. Desarrollo de personal más calificado y con experiencia adicional para ampliar las habilidades de la empresa. Expandir la operación, organización y mantenimiento para alcanzar el crecimiento del equipo.
1. Participación Comunitaria
Mesoamérica Energy está comprometida con el desarrollo de las
comunidades donde tiene operaciones. Los proyectos generan empleo
sostenible, capacitación y prosperidad económica en las áreas vecinas.
Además de las contribuciones hechas por cada uno de los proyectos de
Mesoamérica Energy a sus comunidades, Mesoamérica apoya el desarrollo
de la región a través de la Fundación Mesoamérica 4.
1. Desarrollo de Proyectos
El equipo profesional ha evaluado varios miles de megavatios de proyectos
potenciales en la región centroamericana, abarcando todas las etapas de
desarrollo y una variedad de ubicaciones y aplicaciones eólicas,
hidroeléctricas, geotérmicas y algunas térmicas.
4
Fundación Mesoamérica es encargada de ayudar en la educación de las comunidades cercanas al proyecto, como los municipios de Santa Ana y San Buenaventura.
Técnicas en la Compensación de Potencia Reactiva y Control de Voltaje de Generadores Eólicos 2010
9
Los proyectos de Mesoamérica Energy son los siguientes:
1.4. PESRL en Costa Rica
Actualmente la compañía es propietaria y opera Plantas Eólicas, Sociedad de Responsabilidad Limitada (PESRL), un proyecto de energía eólica de 23 megavatios en Costa Rica. El proyecto fue el primer
proyecto eólico, a escala comercial, construído en Latinoamérica; y continúa
generando bajo un contrato de 20 MW con el Instituto Costarricense de
Electricidad ICE, el equipo de operaciones continúa manteniendo más de
95% de disponibilidad 5 y factores de capacidad 6 sobre el 40%.
1.4. Cinética en Nicaragua
En el 2006, Mesoamérica Energy adquirió CINETICA, S., una empresa nicaragüense, fundada en el año 2004 para desarrollar proyectos eólicos en ese país. A
través de CINETICA, se adquirieron los derechos a varios proyectos en fase
de desarrollo, y se han iniciado varios más con una potencia combinada de
más de 100MW.
1.4. Cerro de Hula en Honduras
Este proyecto de desarrollo eólico de 100 megavatios se ubica en Honduras, 20 km al sur de Tegucigalpa, en las municipalidades de Santa Ana y San Buenaventura. Planea iniciar la construcción del parque, en este año 2010. 5
6 A pesar de que se construyó en 1996 Factor de Capacidad es la relación entre la potencia generada y la potencia nominal del parque y debe ser mayor del 20%
163060333-monografia
Materia: Administration I (ADE-0901)
Universidad: Universidad Tecnológica de Honduras
Esta es una vista previa
Accede a todos los documentos
Consigue descargas ilimitadas
Mejora tus calificaciones
