Com seleccionar l’equipament SVG que coincideixi amb la capacitat de les centrals elèctriques?

Avaluació de les necessitats de potència reactiva de la central elèctrica per a un dimensionament exacte d'SVG

Relació entre el perfil de càrrega, la robustesa de la xarxa i la demanda dinàmica de VAR

Triar la mida adequada per a un sistema SVG depèn principalment de tres factors que treballen conjuntament: com varia la càrrega al llarg del temps, la robustesa de la xarxa elèctrica (mesurada mitjançant un paràmetre anomenat SCR) i les necessitats del sistema en potència reactiva en qualsevol moment donat. Penseu, per exemple, en instal·lacions industrials on les càrregues fluctuen molt, com ara foses d’acer que fan servir forns d’arc elèctric. Aquests llocs sovint experimenten variacions de potència reactiva superiors al 40 % cada pocs segons. Això significa que el sistema SVG ha de respondre extremadament ràpidament, normalment en uns 20 mil·lisegons, només per mantenir estables les tensions. Quan les xarxes no són tan robustes (SCR inferior a 3), aquests canvis sobtats provoquen problemes de tensió més greus. Les instal·lacions en aquestes condicions necessiten sistemes SVG aproximadament un 25–30 % més grans que els que serien suficients en xarxes més robustes. Un estudi recent publicat per l’IEEE l’any 2023 va revelar també un fet interessant: es va observar que, quan es menyspreen les distorsions harmòniques superiors a un 8 % de THD, sovint es dimensionen massa petits els sistemes SVG, fins a un 18 %. I sabeu què passa llavors? Els bancs de condensadors fallen abans quan es produeix una caiguda de tensió.

Estudi de cas: Dimensionament dinàmic de l'SVG en una planta eòlica de 200 MW mitjançant previsió a 15 minuts

Un operador d'energia renovable va optimitzar la implantació de l'SVG mitjançant una previsió de la producció eòlica a 15 minuts, correlacionada amb dades històriques de congestió de la xarxa. Això va permetre modificar el dimensionament de l'SVG des d'un marge de seguretat convencional del 35 % fins a una reserva objectiu del 12 %. La solució comprenia:

• Unitats modulars d'SVG amb una capacitat total de 48 MVAR
• Integració en temps real amb el sistema SCADA, conforme a la norma IEC 61400-25
• Algorismes de control adaptatius que ajusten dinàmicament la compensació reactiva segons les taxes de variació previstes

El resultat va ser una reducció del 67 % en els incidents de desviació de tensió i una utilització del 92 % de la capacitat instal·lada de l'SVG, demostrant com l'anàlisi predictiva alinea amb precisió el suport dinàmic de potència reactiva amb el comportament real de la planta.

Definició de les especificacions tècniques segons el compliment de la xarxa i les restriccions del sistema

Límits harmònics, tolerància a fluctuacions de tensió (IEC 61000-2-2) i requisits de SCR

Les especificacions tècniques dels sistemes SVG han d’ajustar-se a la normativa de xarxa real i als requisits elèctrics específics de cada lloc d’instal·lació. Mantenir la distorsió harmònica per sota del 5 % de distorsió harmònica total al punt de connexió comuna (PCC) ajuda a prevenir problemes com la sobrecàrrega tèrmica dels transformadors i el funcionament incorrecte de les relés de protecció. Segons la norma IEC 61000-2-2, la tensió pot fluctuar un ±10 % durant esdeveniments temporals, com ara l’arrencada de motors o la supressió de fallades, cosa que evita el parpelleig de les llums i manté l’estabilitat general del sistema. La relació de curtcircuit també té un paper fonamental en la determinació de la mida dels SVG. Quan els valors de la relació de curtcircuit (SCR) cauen per sota de 3, normalment cal una capacitat addicional de potència reactiva d’aproximadament un 20–30 % per mantenir nivells de tensió adequats durant pertorbacions imprevistes. El fet de no complir aquestes normes podria provocar la desconnexió forçosa de la xarxa o sancions econòmiques per part dels reguladors; per tant, determinar correctament aquests paràmetres mitjançant treballs de modelització exhaustius és absolutament essencial abans de posar en marxa qualsevol solució SVG.

Requisits clau de conformitat

Garantir la integració perfecta de l'SVG amb la infraestructura existent de la subestació

Resoldre la incompatibilitat dels relés antics mitjançant la interfície GOOSE IEC 61850-9-2

Els relés de protecció d'antiga generació solen entorpir la integració de sistemes SVG perquè utilitzen protocols de comunicació propis i especialitzats. La solució arriba en forma de missatgeria GOOSE segons la norma IEC 61850-9-2, que permet una transferència de dades realment ràpida entre aquests relés antics i els nous controladors SVG. Parlem de temps de resposta inferiors a 4 mil·lisegons sobre connexions Ethernet habituals, i el millor és que no cal substituir cap maquinari. Per a qui treballa en entorns d’alta tensió, les connexions per fibra òptica resolen el problema de la interferència electromagnètica, que pot alterar les senyals. I, segons les més recents normes sectorials del 2023, optar per implementacions estandarditzades de GOOSE redueix el temps de configuració aproximadament a la meitat en comparació amb els mètodes tradicionals. El que fa tan atractiu aquest enfocament és que permet a les empreses continuar utilitzant la seva infraestructura existent de relés, tot obtenint alhora tots els avantatges d’una gestió ràpida i sincronitzada de la potència reactiva a tot el sistema.

Avantatges de les unitats SVG modulars i escalables per a la desplegament per fases

Les arquitectures modulars SVG permeten un desplegament per etapes, alineat amb el creixement de la planta i l'evolució de la càrrega. Les avantatges inclouen:

• Optimització del capital : Comenceu amb unitats de 10–20 MVAR i amplieu progressivament la capacitat a mesura que augmenta la generació
• Continuïtat operativa : Els mòduls intercanviables en calent permeten manteniment sense aturar completament el sistema
• Agilitat tecnològica : Les actualitzacions en fases posteriors integren nous microprogramaris de control o electrònica de potència sense necessitat de re-disseny
• Eficiència d’espai : Els dissenys compactes ocupen un 40 % menys d’espai que els SVG convencionals (Informe Grid Solutions 2024)

El desplegament per fases assegura que la compensació reactiva coincideixi amb els perfils de càrrega reals, evitant així una inversió excessiva i costosa mentre es manté l’estabilitat de tensió durant tota l’expansió. Les configuracions escalables permeten també la redundància N+1 per a subestacions crítiques.

FAQ

Què és un sistema SVG?
Un sistema SVG, o generador estàtic de potència reactiva, és un dispositiu utilitzat per millorar l’estabilitat de tensió subministrant o absorbint ràpidament potència reactiva segons les necessitats.

Per què és important la relació de curtcircuit (SCR) per al dimensionament dels sistemes SVG?
La relació de curtcircuit (SCR) indica la robustesa de la xarxa. Els valors més baixos de SCR requereixen sistemes SVG més grans degut a fluctuacions de tensió més significatives.

Com milloren l’eficiència dels sistemes SVG les eines d’anàlisi predictiva?
L’anàlisi predictiva ajusta la capacitat del sistema SVG segons la producció prevista i el comportament real del sistema, cosa que condueix a un rendiment òptim i a una reducció de les desviacions de tensió.