Como detectar e prevenir o isolamento en sistemas de xeración solar conectados á rede

Oliver Watts

Campo: Inspección e proba

China

Definición do Efecto de Illa

Cando o suministro de enerxía da rede eléctrica está interrompido debido a fallos, erros operativos ou cortes programados por manutención, os sistemas de xeración de enerxía renovábel distribuída poden continuar funcionando e fornecendo enerxía ás cargas locais, formando unha "illa" autónoma que está fóra do control da empresa de enerxía.

Peligros Causados polo Efecto de Illa

Perda de Control de Voltaxe e Frecuencia: A empresa de enerxía non pode regular a voltaxe e a frecuencia na sección illada. Se estes parámetros se desvían máis allá dos límites permitidos, o equipo conectado pode sufrir danos.
Risco de Sobrecarga: Se a demanda de carga excede a capacidade nominal do inversor, a fonte de enerxía pode sobrecargarse e sufrir danos térmicos ou fallar.
Danos por Recierre: O recierre automático de interruptores de circuito nunha sección illada pode causar un rearmamento inmediato e potencialmente danar inversores ou outro equipo.
Risco de Seguridade para o Persoal: As liñas conectadas ao inversor permanecen energizadas durante os cortes, supoñendo un risco serio de electrocución para as brigadas de manutención e comprometendo a seguridade global da rede.

Métodos de Detección do Efecto de Illa

Úsanse varios métodos principais para detectar o efecto de illa:

Detección de Deriva de Frecuencia: Nuna microrede illada, a frecuencia do sistema típicamente se desvia do valor nominal da rede principal. Monitorizar as variacións de frecuencia axuda a identificar condicións de illa. Isto pode implementarse usando dispositivos dedicados de monitorización de frecuencia ou sistemas SCADA.
Detección de Variación de Potencia Reactiva: Sen acceso ao soporte de potencia reactiva da rede principal, a relación entre a potencia reactiva de saída do xerador e os cambios de carga torna distintiva no modo de illa. Monitorizar a potencia reactiva ou o factor de potencia permite detectar o efecto de illa.
Detección de Anomalías de Voltaxe: As fluctuacións de voltaxe nunha microrede illada adoitan diferir significativamente das da rede principal. Detectar tales anomalias mediante equipos de monitorización de voltaxe pode sinalizar o efecto de illa.
Análise de Correlación Frecuencia-Voltaxe: A relación dinámica entre a frecuencia e a voltaxe nun sistema illado pode diferir da do modo conectado á rede. Analizar esta correlación axuda a distinguir eventos de illa.
Detección de Flujo de Potencia Inverso: Durante o efecto de illa, os xeradores distribuídos poden alimentar potencia cara a unha liña que debería estar desenergizada. Monitorizar a dirección do flujo de potencia usando analizadores de potencia ou relés de protección pode indicar o efecto de illa.

Nota: Dependendo da configuración específica da microrede e do contexto operativo, un único método pode ser insuficiente. A miúdo, empregase unha combinación de técnicas de detección pasivas e activas. Ademais, a selección, calibración e manutención adecuadas do equipo de monitorización son esenciais para garantir unha detección fiable e precisa.

Estratexias de Prevención e Mitigación do Efecto de Illa

Para prevenir ou mitigar eficazmente o efecto de illa, adoitan adoptarse as seguintes medidas:

Monitorización e Control Centralizados: Implementar un sistema centralizado para monitorizar continuamente o estado de interconexión e os parámetros operativos tanto da microrede como da rede principal. Ao detectar o efecto de illa, o sistema debe desconectar automaticamente a sección illada.
Lóxica de Coordinación Antillada Fiábel: Empregar lóxica de conmutación robusta que asegure que a reconexión á rede principal só ocorre despois de confirmar condicións estables da rede, previndo o recierre inseguro.
Dispositivos de Proteción Intelixentes: Despregar relés de protección inteligentes capaces de monitorizar en tempo real a voltaxe, a frecuencia e outros parámetros críticos. Estes dispositivos poden desconectar automaticamente os inversores ou os circuitos cando se detecta o efecto de illa.
Controladores Lóxicos Programábeis (CLPs): Usar CLPs ou controladores avanzados para automatizar os procedementos de desconexión e reconexión baseados en regras de seguridade predefinidas e nas condicións da rede.
Xestión Intelixente de Cargas: Integrar sistemas de control de carga intelixentes para equilibrar ou descartar dinamicamente as cargas durante a operación illada, evitando sobrecargas e mellorando a estabilidade do sistema.
Ensaíos de Cumprimento e Supervisión Reguladora: Adherirse a estándares relevantes (por exemplo, IEEE 1547, IEC 62109) e realizar ensaíos de cumprimento regulares para asegurar que as funcións antillada cumpran os requisitos de seguridade e rendemento, minimizando así os riscos tanto para a rede como para os usuarios finais.

Estándares de Referencia