Calidad del Suministro Eléctrico: Perturbaciones y Desviaciones
La calidad del suministro eléctrico se ve afectada por diversas perturbaciones, que son desviaciones respecto a la onda sinusoidal ideal. A continuación, se describen las principales:
Fluctuaciones de la Tensión
Las fluctuaciones de la tensión se producen cuando hay variaciones periódicas o series de cambios aleatorios en la tensión de alimentación. Estas variaciones pueden durar desde varios milisegundos hasta 10 segundos.
Flicker
El flicker es el nivel de molestia percibido como consecuencia de la variación lumínica. El límite aceptable es menor o igual a 1 durante el 95% del tiempo.
Huecos de Tensión
La profundidad o amplitud de un hueco de tensión es la diferencia entre el valor mínimo de tensión y el valor de referencia (tensión nominal). La duración de un hueco es el tiempo durante el cual la tensión es inferior al 90% de la Vref. El límite se establece en medio ciclo (10ms a 50Hz), ya que es el mínimo periodo sobre el que se puede calcular la Vref. La norma UNE-EN establece un límite superior de 1 minuto. En condiciones normales, los huecos de tensión en un año pueden variar de decenas a millares.
Interrupciones de Tensión
La norma UNE-EN define las interrupciones de tensión como la disminución de la tensión de alimentación hasta por debajo del 1%. Es el tiempo durante el cual la tensión es <1%. Los límites son:
- La duración del 70% de las interrupciones breves es inferior a 1 segundo.
- La frecuencia anual de las interrupciones de tensión que sobrepasan los 3 minutos puede ser >1% y < a 10 o alcanzar hasta 50.
Sobretensiones Temporales
Las sobretensiones temporales son aumentos de la tensión de alimentación de duración larga. Los límites establecen que no deben sobrepasar 1,5 kV eficaces.
Transitorios de Tensión o Sobretensiones Transitorias
Una sobretensión transitoria es una sobretensión oscilatoria o no oscilatoria de corta duración, que dura milisegundos. Los límites establecen que no deben sobrepasar 6 kV de cresta, pero pueden tomar valores más elevados. El tiempo de subida puede variar.
Variación de Tensión
La variación de tensión es el aumento o disminución del valor eficaz de la tensión de alimentación durante un tiempo >1 minuto. Los límites son: ±10% durante el 95% de la semana; +10%/-15% durante el 100% de la semana.
Distorsión Armónica
La tensión armónica es una tensión sinusoidal cuya frecuencia es múltiplo entero de la frecuencia fundamental. La tensión interarmónica no es un múltiplo entero de la fundamental. El THD (Distorsión Armónica Total) no debe sobrepasar el 8%.
Desequilibrios de Tensión
Los desequilibrios de tensión se producen cuando los valores eficaces de las tensiones de fase entre tensiones de fase consecutivas en trifásico no son iguales.
Variaciones de Frecuencia
Cualquier cambio sobre 50Hz o 60Hz que sobrepase los límites constituye una variación de frecuencia.
Impacto de la Inyección de Potencia en la Variación de Tensión
La inyección en la red de potencia, tanto activa como reactiva, provoca una variación de tensión entre el punto de generación y el punto de conexión a la red. Teóricamente, si Vr permanece constante en su valor nominal (red de potencia de cortocircuito infinita), aumentando la inyección de potencia se tendría una sobretensión en los terminales del generador de la central eólica, tanto mayor cuanto más elevada sea la impedancia de la línea de conexión. En realidad, cuanto menor sea el nivel de fallo, mayores serán las variaciones que podrá experimentar la tensión Vr (en función de la potencia que fluye por el nodo de conexión), afectando a las cargas conectadas al mismo nodo.
Con relación a los alternadores, variando el flujo magnético de excitación varía el valor rms de la tensión y la potencia reactiva generadas, y con él también el factor de potencia de la energía inyectada en la red. En el caso de las plantas eólicas, ya que la línea de conexión de una central a la red MT presenta una impedancia óhmico-inductiva al flujo de corriente, se producirá una variación de la tensión entre los terminales del generador eólico y la tensión en el punto de conexión a la red.
Control de la Frecuencia y Desequilibrios
La frecuencia de la red se controla mediante el flujo de potencia activa en el sistema eléctrico. Por lo tanto, siempre que haya un desequilibrio entre los dos pares, el rotor tenderá a acelerar o decelerar de forma proporcional a la diferencia entre ellos e inversamente proporcional a su momento de inercia. Puesto que la potencia puede expresarse como el producto del par por la velocidad angular.
El desequilibrio entre la potencia motriz inyectada como potencia eléctrica total generada y la suma de las potencias de las cargas conectadas provoca una variación de la frecuencia de la red. Como consecuencia de la variación de las cargas, variarán las potencias generadas en las centrales con el fin de mantener la frecuencia lo más constante posible y dentro de unos límites. Concretamente, cuanto mayor sea la fracción de potencia generada por una central en relación con la potencia total inyectada en la red, mayor capacidad tendrá esta instalación para influir con su funcionamiento en la frecuencia de la red. Como cada generador conectado a la red está sincronizado con todos los demás, la ecuación anterior puede representar el funcionamiento de todo el sistema.