ESTÁNDARES DE INTERCONECCIÓN

INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2003: IEEE Standard for Interconnecting
Distributed Resources with Electric Power Systems
IEEE Std 1547.-2005: IEEE Standard Conformance Test
Procedures for Equipment Interconnecting Distributed
Resources with Electric Power Systems
IEEE Std 1547.-2007: IEEE Guide for Monitoring,Information
Exchange, and Control of Distributed Resources interconnected
with Electric Power Systems
IEEE Std 1547.-2008: IEEE Application Guide for IEEE Std
1547™, IEEE Standard for Interconnecting Distributed
Resources with Electric Power Systems
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008:
Aplicable a todas las tecnologías de DR de 10MVA o menos interconectadas
en un PCC con un EPS a tensiones de distribución primarias o secundarias.
Se define:
Donde:
SSC(EPS), kVA de cortocircuito aportado al PCC por el EPS (incluyendo todas las
fuentes
SSC(DR), kVA de cortocircuito aportado al PCC por el DR en cuestión
Si hay un transformador dedicado a un usuario, esta relación corresponde al lado de alta
tensión
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008:
Funciones del sistema de interconexión:
Se establecen requerimientos funcionales técnicos de interconexión: Hardware
y software.
Existe un amplio rango de equipos de interconexión
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008:
Funciones del sistema de interconexión:
Una categorización de tales equipos:
1.
Sincronización y puesta en paralelo
2.
Transferencia de fuentes de potencia
3.
Medición y monitoreo
4.
Protección
5.
Control
6.
Conversión y acondicionamiento de potencia
7.
Despacho, comunicación….
4
INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008:
Funciones del sistema de interconexión:
1.
Sincronización y puesta en paralelo:
La conexión en paralelo de un DR a un EPS no deberá causar fluctuaciones de
tensión mayores a ±5% en el PCC ni producir flicker objetable a otros usuarios
del EPS
Si cualquiera de los siguientes parámetros esta fuera de los siguientes
márgenes el sistema no debe entrar en paralelo:
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008:
Funciones del sistema de interconexión:
1.
Sincronización y puesta en paralelo:
Verificar el retardo entre el tiempo transcurrido entre la orden del disparo y la
conexión propiamente dicha
Una secuencia para la verificación de los parámetros de la Tabla anterior sería:
Tensión – Frecuencia - ángulo
Si el DR es una máquina síncrona y su frecuencia está por encima de la del EPS
la toma de carga intempestiva puede ser dañina (para la máquina impulsora)
En un DR precargado entrando en sincronismo, la dinámica de la carga puede
afectar la velocidad y la precisión del sincronismo
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008:
Funciones del sistema de interconexión:
1.
Sincronización y puesta en paralelo:
La sincronización simultánea de varios DR a un EPS puede resultar
inapropiada
(sincronizadores individuales)
Los equipamientos para la sincronización y puesta en paralelo de un DR
dependen de la naturaleza de la fuente de energía y los dispositivos de
conversión. Eje.: motor-alternador, conversor primario-conversor
secundario, ajuste de la tensión, ajuste de la frecuencia, ajuste de
ángulo….
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008:
Funciones del sistema de interconexión:
4.
Protección
La 1547 solo se refiere a como se protege el EPS de problemas ocasionados por
el DR: El operador del EPS debe mantener la calidad de potencia para sus usuarios,
evitar que sus equipos sean dañados y su personal opere de manera segura
El sistema de interconexión no debe permitir la energización del EPS cuando este
se encuentre desenergizado
El sistema de interconexión debe detectar fallas en el EPS y aislar el DR: Si estas
son tales que no causen significantes variaciones de corriente, tensión o frecuencia
en el PCC no hay razón técnica para la desconexión
El sistema de interconexión debe coordinar con cualquier recierre en el área del
EPS que pueda aislar el alimentador que conecta al DR con el EPS
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008:
Funciones del sistema de interconexión:
4.
Protección
El medio principal para detectar fallas u otros disturbios en una línea, incluidos los
causados por el DR, es la protección por sobre o subtensiones y por sobre o
subfrecuencia. Debe existir un criterio de característica tiempo inverso en función
de la severidad del problema.
El ajuste para disparos por frecuencia depende del tamaño del DR. Un gran DR
puede contribuir al soporte del sistema frente a sobrecargas temporales. Estos
ajustes deben ser coordinados entre el EPS y el DR
Pueden las funciones de protección estar integradas al sistema de control del DR.
Si se trata de un inversor, tales funciones de protección pueden encontrarse en el
software de control del mismo
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008:
Funciones del sistema de interconexión:
5.
Control
Los módulos de control del DR proveen la interfase hombre-máquina, una interfase
de comunicación, sincronización, monitoreo y medición.
Distintos sistemas de conversión requieren distintos sistemas de control
6.
Conversión y acondicionamiento de potencia
El subsistema de conversión de potencia recibe potencia y la convierte en potencia
de ac a la tensión requerida: transformadores, inversores, etc.
7.
Despacho, comunicación….
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Requerimientos generales:
Regulación de tensión (IEEE Std 1547.-2003-4.1.1) :
“El DR no regulará activamente la tensión en el PCC. EL DR no deberá ser causa
para que las tensiones de servicio en el EPS salgan fuera de los límites requeridos”
Impacto del DR sobre la tensión en el EPS:
™
Inyectar potencia en el sistema es reducir la corriente de carga y por ende la
caída de tensión (subida de tensión)
™
El DR suministra potencia reactiva (capacitiva), se reduce la caída de tensión
en el EPS
™
El DR absorbe potencia reactiva (inductiva), se incrementa la caída de
tensión en el EPS
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Requerimientos generales:
Regulación de tensión:
Consideraciones generales:
9
El impacto de DR individuales de escala residencial (< 10kW) sobre los
niveles de tensión primaria del un EPS será despreciable
9
El impacto, para los mismos DR anteriores, pero sobre los niveles de tensión
secundaria puede afectar a otros usuarios
9
En general la presencia de un DR requerirá la revisión de la “filosofía” o
“estrategia” de regulación de tensión. Más aun si existe la posibilidad que se
invierta la dirección del flujo de potencia
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Requerimientos generales:
Regulación de tensión:
Consideraciones generales:
Puede ser necesario revisar la regulación de tensión para varios DR individuales
residenciales o un gran DR cuando estos se localicen:
9
En el lado de la carga de un área de EPS que use reguladores de tensión
compensando caída de tensión en línea en configuraciones normales o
alternativas
9
En el área de un EPS y los DR tengan una fuente primaria fluctuante (viento,
solar)
9
En el área de un EPS y los DR puedan crear condiciones de flujo inverso a
través de reguladores de tensión en configuraciones normales o alternativas
9
En una sección de líneas de un EPS donde la agregación de DR exceda el
10% del pico de carga de tal sección
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IEEE Std 1547.-2008
Requerimientos generales:
Integración con la puesta a tierra del área del EPS (IEEE Std 1547.-20034.1.2):
“El esquema de puesta a tierra de la interconexión del DR no deberá causar
sobretensiones que excedan las magnitudes nominales de los equipos conectados
al área del EPS y deberá coordinar con las protecciones de falta a tierra..”
Impacto del DR:
Los sistemas de distribución han sido diseñado para que la dirección del flujo sea
desde la subestación hacia las cargas. El DR puede invertir el sentido de la
energización. Los efectos dependen de:
™
™
Tipo de circuito de distribución
Configuración de los bobinados y puesta a tierra de los transformadores de
distribución involucrados
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IEEE Std 1547.-2008
Requerimientos generales:
Integración con la puesta a tierra del área del EPS:
Impacto del DR:
Si la configuración de los bobinados y puesta a tierra del transformador de
distribución del DR no forman una fuente de energización compatible para el
circuito de distribución pueden aparecer:
Sobretensiones fase-tierra: Una seccionalización del EPS puede dejar al DR
funcionando aislado con parte del EPS. (supuestamente el DR debiera detectar tal
situación). La parte del EPS alimentada por el DR puede quedar sin referencia a
tierra.
Desensibilización de los dispositivos de detección de faltas a tierra del área del
EPS: Si el transformador asociado al DR tiene una estrella puesta a tierra del lado
del EPS, el DR puede ser fuente de corriente para faltas a tierra. Esta situación
puede afectar la sensibilidad de los dispositivos de protección del EPS para
detectar FAI
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Requerimientos generales:
Síncronización (IEEE Std 1547.-2003- 4.1.3):
“La unidad de DR deberá entrar en paralelo con el EPS sin causar una fluctuación
de tensión más allá de ±5% del nivel de tensión del EPS en el PCC y reunir los
requerimientos de flicker que se dan más adelante
Interconexión síncrona:
La entrada en paralelo no se deberá producir en la medida que ninguno de los
siguientes parametros se encuentre fuera de rango:
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IEEE Std 1547.-2008
Requerimientos generales:
Síncronización :
Interconexión de inducción:
Se debe verificar lo mismo que en el caso anterior.
Se deberá determinar la máxima corriente de inserción. Tal corriente, con la
información de las impedancias del EPS permitirán verificar la caída de tensión
antes establecida (±5%)
Interconexión de inversores:
Si el inversor produce una tensión fundamental antes de la entrada en paralelo, se
debe verificar lo mismo que para la interconexión síncrona
Para cualquier otro inversor, se agrega el último punto del apartado anterior
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Requerimientos generales:
Energización no advertida del EPS(IEEE Std 1547.-2003- 4.1.5):
“El DR no deberá energizar al EPS cuando el mismo se encuentre desenergizado”
Monitoreo(IEEE Std 1547.-2003- 4.1.6):
“Cada unidad de DR de 250kVA o más o varios DR agregados en un PCC de
250kVA o más deberán monitorear el estado de conexión, potencia activa y
reactiva y tensión en el punto de conexión del DR”
La instalación de un DR de relativamente significativo tamaño respecto de la carga
del EPS, la operación del DR puede afectar la operación del EPS
Dispositivo de aislamiento (IEEE Std 1547.-2003- 4.1.7):
“Donde las práctica operativas del EPS lo requieran deberá localizarse entre el EPS
y el DR un elemento de seccionalización de fácil acceso, trabable y visible”
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Requerimientos generales:
Protección de interferencia electromagnética (IEEE Std 1547.-20034.1.8.1):
“El sistema de interconexión deberá ser capaz de soportar las Interferencias
Electromagnéticas (IEEE C37.90 -2004). La influencia de las EMI no deberá
producir un cambio de estado u operación no deseada del sistema de
interconexión”
Las pruebas (por ejemplo, el efecto de un walkie-talkie a 15 cm del dispositivo en
cuestión) se harán sobre elementos de protección y control: reles, PLC’s,
computadoras.
Comportamiento frente a transitorios rápidos (IEEE Std 1547.-20034.1.8.2):
“El sistema de interconexión deberá ser capaz de soportar transitorios rápidos de
tensión y corriente (IEEE C37.90 -2004)”
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IEEE Std 1547.-2008
Requerimientos generales:
Comportamiento frente a transitorios rápidos:
Descargas atmosféricas
Transitorios de maniobra:
‰
Transitorios periódicos: p.e.: “notches” PWM
‰
Reigniciones o reencendidos múltiples en operaciones de maniobra
‰
Maniobra de banco de condensadores o cables
‰
Transitorios provenientes de cortocircuitos, cortocircuitos con arco, Etc..
Dispositivo de puesta en paralelo (IEEE Std 1547.-2003- 4.1.8.3):
“El dispositivo de puesta en paralelo deberá ser capaz de soportar un 220% de la
tensión nominal del sistema interconectado”
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Respuesta a condiciones anormales:
Respuesta a condiciones anormales en el EPS(IEEE Std 1547.2003- 4.2):
Faltas en el área del EPS(IEEE Std 1547.-2003- 4.2.1):
“El DR se desconectará del área del EPS cuando exista una falta en el área
del EPS al cual se encuentra conectado”
Una premisa elemental: si un área del EPS ha detectado una falta y el
circuito ha sido desenergizado, cualquier otra fuente también será
desconectada.
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Respuesta a condiciones anormales:
Faltas en el área del EPS (IEEE Std 1547.-2003- 4.2.1):
La incorporación del DR en el EPS modifica no solo los aspectos de coordinación
de las protecciones sino también, eventualmente, puede requerir una revisión de
los parámetros nominales de los elementos de protección
Coordinación del recierre (IEEE Std 1547.-2003- 4.2.2):
“El DR se desconectará del área del EPS antes que el EPS produzca el recierre”
La operación normal (radial sin fuentes aguas abajo) del EPS no contempla
restricción de recierre por subtensión (asegurarse que el circuito efectivamente fue
desenergizado antes del intento de recierre) o supervisión de sincronismo
(asegurarse que la condición es la adecuada).
Muchas prácticas de recierre: instantáneo, un recierre o hasta tres recierres, con
tiempos muertos también distintos: recierres instantáneos (15 o 20 ciclos),
recierres en varios segundos, varios recierres con distintos tiempos muertos, etc..
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Respuesta a condiciones anormales:
Coordinación del recierre (IEEE Std 1547.-2003- 4.2.2):
Si el DR no se desconecta frente a esta circunstancia, el recierre en el EPS no
cumple con su objetivo
En el supuesto que efectivamente la falta haya desaparecido en la apertura del
EPS, y el DR siguió conectado, la reconexión del EPS puede hacerse fuera de fase.
Frente a tal circunstancia puede suceder que:
„
„
„
„
Si el DR es un generador rotante, puede que este sea objeto de severos torques
electromecánicos
Aparezcan severos transitorios de sobretensión sobre el alimentador (teóricamente 3
veces el valor cresta, en la práctica llega a 2 veces)
Los transformadores y motores pueden
experimentar corrientes transitorias más
severas que las normales de energización
Torques electromecánicos anormales sobre
los motores con efectos sobre ellos y sus cargas
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Respuesta a condiciones anormales:
Coordinación del recierre (IEEE Std 1547.-2003- 4.2.2):
Algunas situaciones atípicas pueden darse frente a Faltas de Alta Impedancia (FAI)
o muy bajas corrientes de falta:
¾
La corriente de falta es tan baja que el tiempo de actuación del relé es mayor que el
tiempo de reseteo del sistema de recierre.
¾
La presencia del DR en un alimentador de un EPS incide negativamente en la
capacidad de detectar FAI del relé del alimentador del EPS (se “insensibiliza”). Para
evitar esto, y si el DR es aportante en faltas a tierra, la alternativa es mantener aislado
el DR hasta que el recierre automático del alimentador se haya reseteado
Es posible que el operador del EPS se resista a cambiar sus prácticas de recierre.
Una alternativa es incluir un monitoreo de tensión del lado de la carga de los
interruptores o reconectadores: Si hay tensión (no es cero o por debajo de algún
valor), el DR no ha sido desconectado, y por lo tanto el recierre se bloquea
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IEEE Std 1547.-2008
Respuesta a condiciones anormales:
Tensión (IEEE Std 1547.-2003- 4.2.3):
“Las funciones de protección del sistema de interconexión deberán detectar el valor
rms o el valor a la frecuencia fundamental de cada tensión de línea……., La Tabla
da los tiempos en los que el DR será desconectado según la magnitud de la
tensión…… ” (algunas consideraciones distintas en para DR por encima y por
debajo de 30kW)
Dos escalones para arriba y dos para abajo, uno rápido y otro retardado
El propósito del rápido por subtensión es una detección de faltas en el EPS.
El propósito del rápido por sobretensión es una detección de potenciales daños que
puedan ocurrir en un funcionamiento en isla involuntario.
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IEEE Std 1547.-2008
Respuesta a condiciones anormales:
Tensión (IEEE Std 1547.-2003- 4.2.3):
Las desviaciones de tensión o de frecuencia pueden producir daños en equipos del
EPS o de usuarios del EPS. Sin embargo, disparos instantáneos para estas
situaciones en el sistema de interconexión pueden provocar disparos innecesarios
(disturbios externos al sistema). Así se justifican los retardos de tiempo para
variaciones menores
La detección de faltas basada en la tensión tiende a reemplazar a la basada en
corriente ya que:
¾
En los DR basados en inversores, la corriente decae rápidamente por el
sistema de control del inversor
¾
En los DR basados en generadores de inducción, sucede algo similar ya que
el flujo decae súbitamente bajo condiciones de CC a sus bornes
¾
En generadores síncronos el incremento de corriente puede ser poco
significativo para ciertas combinaciones de impedancia de fuente, impedancia
del generador, impedancia de falta y duración de la falta
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Respuesta a condiciones anormales:
Tensión (IEEE Std 1547.-2003- 4.2.3):
Medir tensiones entre fases o entre fase y tierra?
La mayoría de las faltas son desequilibradas….
Las alteraciones de la o las fases “no falladas” pueden no ser de suficiente
magnitud como para indicar una “condición anormal”..
La presencia de un transformador entre el PCC y el DR puede tener un efecto
significante en “el reflejo” de las tensiones fase-fase o fase-tierra cuando existan
tensiones desequilibradas en el EPS. Salvo que el transformador sea YY (ambos a
tierra), los desequilibrios en el PCC como resultado de faltas desequilibradas en el
EPS pueden ser significativamente diferentes a los detectados en la interconexión
del DR
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Respuesta a condiciones anormales:
Frecuencia (IEEE Std 1547.-2003- 4.2.4):
“Cuando la frecuencia del sistema esta en un rango como el que se muestra en la
Tabla el DR se desconectará del EPS en los tiempos que se indican… …… ”
(algunas consideraciones distintas en para DR por encima y por
debajo de 30kW).
Las funciones de protección por sobre o subfrecuencia están entre los más
importantes para detectar un DR en isla.
Son funciones de respuesta rápida, pero debe evitarse el disparo indeseado
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Respuesta a condiciones anormales:
Frecuencia (IEEE Std 1547.-2003- 4.2.4):
Maniobras o perturbaciones en la red de transmisión o distribución provocan
movimientos de los ángulos de fase de las tensiones que “pueden confundir”
(depende de los tiempos de medida o ventana)
La operación de un elemento de protección en el EPS deja al DR aislado con algún
área del EPS y eventuales usuarios. La frecuencia en la isla depende
básicamente de las características y el balance entre el DR y las cargas
Un DR de más de 30kW podría tener un efecto positivo en la confiabilidad del
sistema. El EPS puede disponer de relés de subfrecuencia y subtensión que puedan
desconectar carga para estabilizar la operación. El operador del EPS podría tener
margen de coordinación entre sus técnicas de estabilización que permitan modificar
el ajuste del disparo por subfrecuencia
Algunos relés de frecuencia son también sensibles a la velocidad de cambio de la
Frecuencia; Este también puede ser un parámetro útil en el ajuste de los tiempos
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Respuesta a condiciones anormales:
Frecuencia (IEEE Std 1547.-2003- 4.2.4):
Un aspecto importante: la confiabilidad del sistema en su conjunto….
La operación de sistemas interconectados contempla exigencia de desconexión de
cargas en la medida que la frecuencia del sistema cae. La pérdida de un block de
generación, cuando los márgenes de reserva son bajos, le requerirá a los
operadores que manejen cargas, fundamentalmente aquellos en el área donde se
ha producido la pérdida, la desconexión de un monto similar de carga. Para el
operador del EPS puede ser útil considerar el efecto del DR frente a esta situación
Naturalmente, a diferencia de los disturbios de tensión, los de frecuencia se
manifiestan idénticamente en las tres fases y por lo tanto su detección puede
efectuarse sobre solo una fase
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
IEEE Std 1547.1-2005- 4.2.4: Procedimientos de pruebas para equipos de
interconexión
Si las pruebas permiten el uso de un EPS simulado, este debe:
ƒ
Ser capaz de confirmar el comportamiento establecido por el fabricante
ƒ
Los armónicos de tensión del EPS simulado deberán estar por debajo de 2,5% de
THD
ƒ
Los armónicos de tensión individuales del EPS deberán ser menores que el 50% de
los límites que establece esta norma
ƒ
Durante la prueba la tensión del sistema simulado del EPS no deberá variar
±1%del valor nominal
ƒ
Para las pruebas de disparo por magnitudes de tensión, la resolución de los
cambios de tensión deberá estar dentro de 0,5a de la tensión nominal, donde a es
la exactitud del equipo (lo mismo para las frecuencias)
ƒ
Para las pruebas de disparo temporizado por tensión, el EPS simulado deberá ser
capaz de pasar de V1 a V1+0,5(V2-V1) en un ciclo de la forma de onda de tensión o
en un 1% del tiempo de disparo del equipo ensayado
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
IEEE Std 1547.1-2005- 5.2: Pruebas de respuesta a condiciones
anormales de tensión
Pruebas para sobretensión:
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
IEEE Std 1547.1-2005- 5.2: Pruebas de respuesta a condiciones
anormales de tensión
Pruebas para sobretensión:
PT, magnitud de disparo
Pb, dentro del 10% de la magnitud de
disparo
th, al menos 2 veces el retardo de
disparo
m=
(0.5 xa)
(2 xz)
a, exactitud del equipo
z, ajuste del retardo de tiempo más
el tiempo de detección establecido por
el fabricante
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
IEEE Std 1547.1-2005- 5.2: Pruebas de respuesta a condiciones
anormales de tensión
Las pruebas para subtensión, sobfrecuencia y sobrefrecuencia siguen un
procedimiento del mismo tipo
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Respuesta a condiciones anormales:
Pérdida de sincronismo (IEEE Std 1547.-2003- 4.2.5):
“No se requiere protección por pérdida de sincronismo excepto cuando sea
necesario para cumplimentar el 4.3.2”
Esta cláusula es solo aplicable a generadores síncronos. En principio este es un
riesgo del generador y por lo tanto se encuentra fuera del alcance de esta norma
salvo que esto tenga un impacto sobre la calidad de potencia.
El impacto del DR para una condición de pérdida de sincronismo se centraliza en
dos áreas:
¾
Respuesta del generador a una falta en el sistema externo
¾
Transitorios en el generador por un recierre en un área remota del EPS
Para que exista la posibilidad de pérdida de sincronismo la falta en el EPS debe ser
“eléctricamente próxima” al generador, pero “no tanto” ya que en tal caso el DR
habría sido desconectado por alguno de los parámetros anteriores…
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Respuesta a condiciones anormales:
Pérdida de sincronismo (IEEE Std 1547.-2003- 4.2.5):
La principal víctima de la pérdida de sincronismo es precisamente el generador:
Efectos mecánicos y eléctricos (en tensión y corriente) destructivos sobre el
generador y mecánicos sobre el impulsor
Sobre el EPS en principio solo causaría oscilaciones en tensiones y corrientes y
fluctuaciones de potencia entre el DR y el área local y/o el EPS.
La Relación de Rigidez es un elemento que puede caracterizar el potencial impacto
La predicción precisa de los fenómenos de perdida de sincronismo requieren
costosos y complejos estudios de estabilidad, con variables eléctricas y mecánicas
de los componentes y, de gran importancia también, los sistemas de control.
Si fuese necesario se incorpora una función de protección por pérdida de
síncronismo para aislar al DR del área del EPS
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Respuesta a condiciones anormales:
Reconexión (IEEE Std 1547.-2003- 4.2.6):
“Luego de un disturbio en el EPS, el DR no se reconectará hasta que la tensión en
el EPS no se haya estabilizado en su magnitud y la frecuencia no se encuentre
entre 59,3 y 60,5 Hz….El sistema de interconexión debe incluir un retardo de
reconexión fijo o ajustable….”
Esta cláusula esta íntimamente relacionada a la 4.2.1 (Faltas en el área del EPS) y
con el 4.2.2 (Coordinación con el recierre del área del EPS): de hecho es una
secuencia de tres eventos: detección de las faltas, coordinación con las actividades
de restauración del sistema de distribución y la reconexión del DR con el área del
EPS.
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Calidad de potencia:
Limitación de inyección de dc (IEEE Std 1547.-2003- 4.3.1):
“El DR y su sistema de interconexión no deberá inyectar una corriente de dc mayor
al 0,5% de la corriente total en el punto de conexión del DR”
Este tipo de inyecciones provocan un desplazamiento de dc en la forma de onda de
tensión que aun en pequeñas cantidades puede provocar la saturación de
componentes magnéticos que por lo tanto se convierten en fuentes de corrientes
armónicas
Otros efectos menos importantes son incrementos de: calentamientos, ruidos
audibles, etc.
La presencia de inversores, no solo formando parte del sistema de interconexión,
puede originar esta inyección de dc
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Calidad de potencia:
Limitación de inyección de dc (IEEE Std 1547.-2003- 4.3.1):
Corriente de excitación de un transformador típico de distribución con un 0,5% de
inyección de dc
39
INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Calidad de potencia:
Limitación de inyección de dc (IEEE Std 1547.-2003- 4.3.1):
Espectro de las corrientes armónicas de un transformador típico de distribución con
un 1% de inyección de dc
40
INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Calidad de potencia:
Limitación de inyección de dc (IEEE Std 1547.-2003- 4.3.1):
THD y segundo armónico de corriente para un transformador típico de distribución
con un 1% de inyección de dc
Esto puede relacionarse con los valores máximos de inyección de armónicos individuales y
41
THD de un DR
INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Calidad de potencia:
Limitación de inyección de dc (IEEE Std 1547.-2003- 4.3.1):
Este problema es generalmente típico de DR basados en inversores; Algunas
técnicas para reducir la componente de dc en la corriente de salida de estos
equipos pueden ser:
¾
Control de la tolerancia de los componentes y las asimetrías de los tiempos
para disminuir la componente de dc de la corriente de salida
¾
Medición y control retroalimentado del inversor
¾
Instalar un transformador aislador entre el inversor y el PCC. En tal caso la
característica de saturación del transformador debería ser tal que tolere el dc
producido por el inversor
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
IEEE Std 1547.1-2005- 5.6: Límite de inyección de dc para
inversores sin transformador
El equipo es sometido a tres estados de carga: 33%, 66% y 100% de su corriente
nominal
Se miden los valores rms de tensión y corriente y la componente de dc de las
corrientes
El “ventaneo” no será menor de un ciclo ni mayor que 60 ciclos
Se verificará que los valores rms de tensión y corriente se encuentren dentro del
5% de la tensión nominal y de los valores de corriente para los estados de carga
Los valores de dc (sin importar el signo) se refieren a la corriente nominal
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Calidad de potencia:
Limitación del flicker inducido por el DR (IEEE Std 1547.-2003- 4.3.2):
“El DR no deberá crear un nivel de flicker objetable para otros usuarios del área del
EPS”
Interacciones entre el EPS y el DR:
¾
Arranques y/o paradas de motores y/o generadores
¾
Reguladores en el EPS
¾
Fluctuaciones en la salida del DR (PV o sistemas de viento)
¾
Otros
El DR cumplimentará con los requerimientos IEC (Pst) si sus variaciones de potencia (ΔS)
comparadas con la potencia de cortocircuito (SSC) del EPS en el PCC se encuentran en estos
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valores
INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Calidad de potencia:
Limitación del flicker inducido por el DR
Los sistemas eólicos pueden causar flicker por:
Maniobras:
Los del tipo inducción, en arranques o paradas de generadores
Cada vez que uno de estos equipos se sincroniza con el sistema se produce una
corriente de conexión
Aspas:
Fluctuaciones rítmicas causadas por las aspas en su paso por la dirección de la
torre (reducción del torque por interferencia).
Para los generadores estándares de inducción, esta caída del torque se traduce en
un hueco en la potencia de salida
En los diseñados para velocidad variable es posible reducir estos efectos
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Calidad de potencia:
Limitación del flicker inducido por el DR
Los sistemas eólicos pueden causar flicker por:
Ráfagas o turbulencia del viento:
Este flicker se reduce proporcionalmente a la cantidad de turbinas conectadas al
sistema
Fluctuaciones en la potencia de salida de un eólico de 80kW
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Calidad de potencia:
Limitación del flicker inducido por el DR
Los generadores síncronos o de inducción arrastrados por motores puede causar
flicker por:
Motores primarios de bajas rpm
Transitorios de sincronización
Los generadores fotovoltaicos no parecen incidir (disminución de la irradiancia por
interposición de nubes) seriamente en la producción de flicker
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Calidad de potencia:
Armónicos (IEEE Std 1547.-2003- 4.3.3):
“Cuando el DR alimenta cargas lineales equilibradas, la inyección de armónicos de
corriente en el área del EPS en el PCC no deberá exceder los límites establecidos
en la Tabla. Las inyecciones de corrientes armónicas deberán excluir las
corrientes armónicas debidas a la distorsión de tensión armónica presente en área
del EPS sin el DR conectado”
Distorsión de corriente armónica máxima en % de, la más grande entre, la
corriente local de carga máxima del EPS (demanda integrada cada 15 o 30 min) sin
conectar la DR y la capacidad de corriente nominal del DR (llevada al PCC cuando
exista un trafo entre el DR y el PCC).
Los armónicos pares se limitan al 25% de los impares de esta tabla
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Calidad de potencia:
Armónicos (IEEE Std 1547.-2003- 4.3.3):
Estos requerimientos se aplican solamente a la corriente armónica en el PCC
debido a las cargas lineales alimentadas por el DR.
La contribución de corriente armónica al PCC de cargas no lineales se excluye
Si bien el DR puede contribuir a la distorsión armónica de tensión en el área del
EPS:
¾
Los límites de inyección de corriente son responsabilidad del operador del DR
¾
La distorsión de tensión en el área del EPS es responsabilidad del operador
del EPS
Si hay inyección en el EPS habrá que determinar el efecto en la distorsión de
tensión
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Calidad de potencia:
Armónicos (IEEE Std 1547.-2003- 4.3.3):
La presencia del DR en el entorno del EPS cambia la respuesta en frecuencia del
Sistema; o un cambio en el EPS o en el DR acoplado al EPS también puede cambiar
tal respuesta en frecuencia
Si la situación es inadmisible, la solución puede pasar por:
¾
¾
¾
Verificar la emisión de los “antiguos” consumidores del EPS en relación a su
emisión de corrientes armónicas
Instalar filtros
Instalar u nuevo alimentador (esto es darle mayor robustez a la fuente y
aislar el problema)
Si la interconexión se hace mediante un transformador, los límites de la Tabla
anterior son permitidos en la medida que los armónicos de corriente no superen el
5% de la corriente nominal del transformador
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
IEEE Std 1547.1-2005- 5.11: Armónicos
Pruebas para inversores o generadores de inducción:
Los equipos se conectan a un EPS simulado cuya corriente de cortocircuito no sea
menor a 20 veces la corriente nominal del equipo;
Se puede disponer una carga puramente resistiva igual a la potencia del equipo
entre el EPS y el equipo a probar
Se someten a tres estados de carga (33%, 66% y 100%);
Pruebas para un generador síncrono:
El equipo impulsar debe mantener la frecuencia dentro de ±0.25% de las
condiciones nominales
El equipo se carga con una carga puramente resistiva igual a la potencia nominal
del equipo
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Isla (IEEE Std 1547.-2003- 4.4):
“Se define como isla a una condición en la cual una porción de un área
del EPS es energizada solamente por uno o mas EPS’s locales a través de
PCC’s asociados mientras que parte del área del EPS es eléctricamente
separada del resto del área del EPS (se supone que no es una operación
intencional)
Isla no intencional (IEEE Std 1547.-2003- 4.4.1):
“Para una isla no intencional en la cual el DR energiza una parte del área del EPS a
través de un PCC, el sistema de interconexión deberá detectar la isla y
desconectarse del EPS dentro de los dos segundos”
Estas situaciones son de particular interés cuando el monto de carga aislada es
similar al monto de generación de la isla
El impacto de esta situación es básicamente de seguridad y de calidad de potencia
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INTERCONECCIÓN: ESTANDARES Y REQUERIMIENTOS
IEEE Std 1547.-2008
Isla no intencional (IEEE Std 1547.-2003- 4.4.1):
Este aspecto también se relaciona con los recierres
Una operación en isla puede resultar tanto en una condición de alta o baja tensión
dependiendo de la configuración del sistema y del tamaño, tipo, conexión del
transformador y método de regulación del DR
El tiempo requerido de 2 seg no resulta lo suficientemente rápido para lo que
sería una operación de recierre rápida
Cuando el DR pretenda alimentar solo su EPS local y no al área del EPS a través del
PCC podrá instalar un rele de potencia inversa en el PCC que opere un dispositivo
de aislamiento.
La protección frente a esta situación se basa en la incapacidad del DR para
satisfacer cambios bruscos en la carga sin un correspondiente cambio en la tensión
y/o frecuencia; por lo tanto la base de protección esta en reles de tensión o
frecuencia
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