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Generación distribuida: impacto en el sistema de protección de Redes de Distribución Denys Lellys Technical Application Engineer Grid Automation General Electric – GE www.gegridsolutions. com [email protected] CIGRE COLOMBIA – B5 PROTECCIONES Y AUTOMATIZACIÓN Workshop – Septiembre 30 de 2020 Retos para los Sistemas de Protección en Redes de Distribución en Colombia ante DER
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Generación distribuida: impacto en el sistema de protección de Redes de Distribución
Denys Lellys
Technical Application Engineer
Grid Automation
General Electric – GE
www.gegridsolutions.com
CIGRE COLOMBIA – B5 PROTECCIONES Y AUTOMATIZACIÓNWorkshop – Septiembre 30 de 2020Retos para los Sistemas de Protección en Redes de Distribución en Colombia ante DER
AGENDA
➢ Presentar los modelos de generadores eólicos, con las diferentes
tecnologías constructivas existentes en el mercado (doubly fed induction,
Squirrel cage induction y Full converter) y los impactos sobre el sistema de
protección de las redes de distribución.
➢ Presentar las recomendaciones de aplicaciones sobre cómo proteger las
redes de distribución con el crecimiento de la generación distribuida.
➢ También presentar un nuevo sistema de protección diferencial de multi
terminales que és una solución completa para cualquier sistema con
generación distribuida.
MODELOS DE GENERADORES EÓLICOS
Los gráficos abajo muestran los modelos de generadores eólicos una condición de cortocircuito en los
terminales del generador
Análisis de la respuesta transitoria de los aerogeneradores
1. “Doble Fed induction“: La respuesta transitoria del aerogenerador Doubly Fed Induction es la rápida caída de la
corriente corta (4 ~ 6 x Ir - corriente de funcionamiento) al valor de régimen (Iss) equivalente a 1 a 1,5 del corriente de
funcionamiento en 40ms. Pasado este tiempo, el generador se comporta como una fuente de corriente ideal que
suministra corriente trifásico equilibrado continuamente con valor 1 ~ 1.5.Ir.
2. “Squirrel cage induction“: La respuesta transitoria del generador es la disminución de la corriente de cortocircuito (4 ~
6 x Ir) a una corriente prácticamente nula en hasta 300 a 400 ms desde el instante inicial del corto.
Este tipo de gerador normalmente é conectado diretamente a rede, sin embargo não é permitido este tipo de conexão en
Brasil y otros países.
3. “Full converter“: En este caso hay un corte de corriente después hubo un aumento de corriente (Iss), limitado al valor
de 1 a 1,5 de la corriente nominal (Ir) del generador, después 40 ms desde el inicio del corte.
Impacto en la Protecciones: 21, 50/51, 87L
Los relés de distancia (ANSI 21) requieren un valor de corriente mínimo para operar (“start”)
y se puede decir que los generadores Doble Fed y Squirrel Cage permiten el correcto
funcionamiento de la zona 1 (instantáneo) debido al alto valor de corriente en el instante
inicial, sin embargo, para los generadores tipo “full converter” este valor puede no ser
suficiente y la protección no opera.
Para generadores de doble fed y full converter, se puede decir que los sistemas de
protección que utilizan relés de sobrecorriente (ANSI 50/51) no son adecuados debido a la
baja contribución de la corriente de cortocircuito (Iss = 1 a 1, 5 x Ir) 40ms después del
instante inicial del corto. Para los generadores de squirrel cage, aunque la corriente se
mantiene de 300 a 400 ms, probablemente se iniciará y luego se reiniciará y el relé no
funcionará.
Por otro lado, para cualquier tipo de generador, se puede decir que los relés diferenciales de línea
(ANSI 87L) protegen y operan correctamente.
Puntos Críticos: Desconexión de los Generadores
En este caso, se recomienda aplicar las siguientes reglas para los productores
de energía eólica:
➢ La generación eólica debe desconectarse de la red en caso de voltaje o
frecuencia anormales: frecuencia absoluta (f) o tasa de cambio de frecuencia
( df / dt) y / o desplazamiento vectorial (dv / dt), etc.
➢Si hay una falla la red, todos los generadores eólicos deben Desconectarse
rápidamente;
➢Si se aplica el reenganche automático, los generadores deben desconectarse
con suficiente anticipación para dejar tiempo suficiente para la extinción del
arco secundario y garantizar el éxito del reenganche.
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Multi-Ended Line Differential Protection – 87L
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Multi-Ended Differential Protection Scheme – 06 Six EndGet ready for future windfarm, solar distributed generator
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End 3
End 1
End 4
End 5
End 6
Off shore windfarm
On shore windfarm
Solar farm
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Multi-Ended Line Differential ProtectionCommunication Configuration
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Ch2
Tx
Rx
Ch1
Rx
Tx
Ring connection provides
redundant connection
If one communication leg is broken,
the communication will automatically
reroute and protection continues
Ch2
Rx
Tx
Ch1
Tx
Rx
A
D
C
B
E
F
Ejemplo de lo impacto de la generación distribuidaen la rede de distribuición de ENEL Brasil
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Gracias!
