Cómo Detectar y Prevenir el Aislamiento en Sistemas de Red Solar

Oliver Watts

Campo: Inspección y Pruebas

China

Definición del Efecto de Isla

Cuando el suministro de energía de la red eléctrica se interrumpe debido a fallas, errores operativos o apagones programados por mantenimiento, los sistemas de generación de energía renovable distribuida pueden continuar funcionando y suministrando energía a las cargas locales, formando una "isla" autosostenible que está fuera del control de la empresa de servicios públicos.

Peligros Causados por el Efecto de Isla

Pérdida de Control de Voltaje y Frecuencia: La empresa de servicios públicos no puede regular el voltaje y la frecuencia en la sección isleada. Si estos parámetros se desvían más allá de los límites permitidos, el equipo conectado de los usuarios puede dañarse.
Riesgo de Sobrecarga: Si la demanda de carga excede la capacidad nominal del inversor, la fuente de alimentación puede sobrecargarse y sufrir daños térmicos o fallas.
Daño por Recierre: El recierre automático de interruptores de circuito en una sección isleada puede causar un rechazamiento inmediato y potencialmente dañar inversores u otro equipo.
Peligro de Seguridad para el Personal: Las líneas conectadas al inversor permanecen energizadas durante los apagones, lo que representa un riesgo grave de electrocución para los equipos de mantenimiento y compromete la seguridad general de la red.

Métodos de Detección del Efecto de Isla

Varios métodos principales se utilizan para detectar el efecto de isla:

Detección de Deriva de Frecuencia: En una microred isleada, la frecuencia del sistema suele desviarse del valor nominal de la red principal. Monitorear las variaciones de frecuencia ayuda a identificar condiciones de isla. Esto se puede implementar utilizando dispositivos dedicados de monitoreo de frecuencia o sistemas SCADA.
Detección de Variación de Potencia Reactiva: Sin acceso al soporte de potencia reactiva de la red principal, la relación entre la salida de potencia reactiva de un generador y los cambios de carga se vuelve distintiva en modo de isla. Monitorear la potencia reactiva o el factor de potencia permite la detección de isla.
Detección de Anomalías de Voltaje: Las fluctuaciones de voltaje en una microred isleada a menudo difieren significativamente de las de la red principal. Detectar tales anomalías mediante equipos de monitoreo de voltaje puede indicar isla.
Análisis de Correlación Frecuencia-Voltaje: La relación dinámica entre la frecuencia y el voltaje en un sistema isleado puede diferir de la del modo conectado a la red. Analizar esta correlación ayuda a distinguir eventos de isla.
Detección de Flujo de Potencia Inverso: Durante la isla, los generadores distribuidos pueden retroalimentar energía hacia una línea que debería estar sin energía. Monitorear la dirección del flujo de potencia utilizando analizadores de potencia o relés de protección puede indicar isla.

Nota: Dependiendo de la configuración específica de la microred y del contexto operativo, un solo método puede ser insuficiente. A menudo, se emplea una combinación de técnicas de detección pasivas y activas. Además, la selección, calibración y mantenimiento adecuados del equipo de monitoreo son esenciales para garantizar una detección confiable y precisa.

Estrategias de Prevención y Mitigación del Efecto de Isla

Para prevenir o mitigar eficazmente el efecto de isla, comúnmente se adoptan las siguientes medidas:

Monitoreo y Control Centralizado: Implementar un sistema centralizado para monitorear continuamente el estado de interconexión y los parámetros operativos tanto de la microred como de la red principal. Al detectar isla, el sistema debe desconectar automáticamente la sección isleada.
Lógica de Coordinación Antislandeo Confiable: Emplear lógica de conmutación robusta que asegure que la reconexión a la red principal solo ocurra después de confirmar condiciones estables de la red, previniendo el recierre inseguro.
Dispositivos de Protección Inteligentes: Desplegar relés protectores inteligentes capaces de monitorear en tiempo real el voltaje, la frecuencia y otros parámetros críticos. Estos dispositivos pueden desconectar autonomamente los inversores o los circuitos cuando se detecta isla.
Controladores Lógicos Programables (CLPs): Utilizar CLPs o controladores avanzados para automatizar procedimientos de desconexión y reconexión basados en reglas de seguridad predefinidas y condiciones de la red.
Gestión Inteligente de Cargas: Integrar sistemas de control de carga inteligente para equilibrar o reducir dinámicamente las cargas durante la operación isleada, previniendo sobrecargas y mejorando la estabilidad del sistema.
Pruebas de Cumplimiento y Supervisión Regulatoria: Adherirse a normas relevantes (por ejemplo, IEEE 1547, IEC 62109) y realizar pruebas de cumplimiento regulares para asegurar que las funciones antislandeo cumplan con los requisitos de seguridad y rendimiento, minimizando así los riesgos tanto para la red como para los usuarios finales.

Normas de Referencia