Com es detecta i prevé l'isolament en sistemes de xarxa solar

Oliver Watts

Camp: Inspecció i prova

China

Definició de l'efecte d'illa

Quan el subministrament d'energia de la xarxa elèctrica es veu interromput per errors operatius, falles o manteniments programats, els sistemes de generació d'energia renovable distribuïda poden continuar funcionant i alimentant les càrregues locals, formant una "illa" autònoma que està fora del control de la companyia elèctrica.

Perills causats pel efecte d'illa

Pèrdua del control de tensió i freqüència: La companyia elèctrica no pot regular la tensió i la freqüència dins la secció illada. Si aquests paràmetres s'allunyen més enllà dels límits permessos, l'equipament connectat pot patir danys.
Risc de sobrecàrrega: Si la demanda de càrrega supera la capacitat nominal de l'inversor, la font d'energia pot sobrecarregar-se, sofrir danys tèrmics o fallar.
Danys per recobrament: El recobrament automàtic de disjuntores a una secció illada pot causar un re-desconnectament immediat i potencialment dañar inversors o altres equips.
Risc per al personal: Les línies connectades a l'inversor romanen electrificades durant les interrupcions, posant en risc serios d'electrocussió als equips de manteniment i comprometent la seguretat general de la xarxa.

Mètodes de detecció de l'efecte d'illa

Es fan servir diversos mètodes principals per detectar l'efecte d'illa:

Detecció de deriva de freqüència: En una microxarxa illada, la freqüència del sistema típicament es desvia del valor nominal de la xarxa principal. Monitoritzar les variacions de freqüència ajuda a identificar condicions d'illa. Això es pot implementar utilitzant dispositius dedicats de monitorització de freqüència o sistemes SCADA.
Detecció de variació de potència reactiva: Sense accés al suport de potència reactiva de la xarxa principal, la relació entre la producció de potència reactiva del generador i els canvis de càrrega es torna distintiva en mode d'illa. Monitoritzar la potència reactiva o el factor de potència permet la detecció d'illa.
Detecció d'anomalies de tensió: Les fluctuacions de tensió en una microxarxa illada sovint difereixen significativament de les de la xarxa principal. Detectar aquestes anomalies mitjançant equips de monitorització de tensió pot indicar l'illa.
Anàlisi de correlació freqüència-tensió: La relació dinàmica entre la freqüència i la tensió en un sistema illat pot diferir de la del mode connectat a la xarxa. Analitzar aquesta correlació ajuda a distingir els esdeveniments d'illa.
Detecció de flux de potència inversa: Durant l'illa, els generadors distribuïts poden alimentar potència cap a una línia que hauria de estar desenergitzada. Monitoritzar la direcció del flux de potència mitjançant analitzadors de potència o relés de protecció pot indicar l'illa.

Nota: Dependre de la configuració específica de la microxarxa i el context operatiu, un sol mètode pot ser insuficient. Sovint, es fa servir una combinació de tècniques de detecció passives i actives. A més, la selecció, calibratge i manteniment adequats dels equips de monitorització són essencials per assegurar una detecció fiable i precisa.

Estratègies de prevenció i mitigació de l'efecte d'illa

Per prevenir o mitigar eficàciament l'efecte d'illa, es prenen habitualment les següents mesures:

Monitorització i control centralitzats: Implementar un sistema centralitzat per monitoritzar continuament l'estat d'interconnexió i els paràmetres operatius tant de la microxarxa com de la xarxa principal. En detectar l'illa, el sistema hauria de desconectar automàticament la secció illada.
Lògica de coordinació antillada robusta: Utilitzar una lògica de commutació robusta que asseguri que la reconexió a la xarxa principal només es produeixi després de confirmar condicions estables de la xarxa, prevenint el recobrament insegur.
Dispositius de protecció intel·ligents: Desplegar relés de protecció intel·ligents capaços de monitoritzar en temps real la tensió, la freqüència i altres paràmetres crítics. Aquests dispositius poden desconectar automàticament els inversors o circuits quan es detecta l'illa.
Controladors Lògics Programables (CLP): Utilitzar CLP o controladors avançats per automatitzar procediments de desconexió i reconexió basats en regles de seguretat predefinides i condicions de la xarxa.
Gestió intel·ligent de càrregues: Integrar sistemes de control de càrregues intel·ligents per equilibrar dinàmicament o descartar càrregues durant l'operació illada, prevenint sobrecàrregues i millorant la estabilitat del sistema.
Proves de conformitat i supervisió normativa: Adherir-se a les normes rellevants (per exemple, IEEE 1547, IEC 62109) i realitzar proves de conformitat regulars per assegurar que les funcions antillada compleixin amb els requisits de seguretat i rendiment, minimitzant així els riscos tant per a la xarxa com per als usuaris finals.

Normes de referència