Comunicación presentada al III Congreso Smart Grids:
Autores
- Jon Alcorta, Investigador, Ormazabal Corporate Technology
- Severo Aranaga, Vacuum Technology Manager, Ormazabal Corporate Technology
- Pablo Cirujano, Director Técnico, Ormazabal – Cotradis (Transformadores)
- Gonzalo Pérez de Nanclares, Departamento Técnico, Ormazabal – Cotradis (Transformadores)
- Luis del Río, Virtual Testing Lab & Project Manager, Ormazabal Corporate Technology
- Asier Soto, Investigador, Ormazabal Corporate Technology
- Alena Ulasenka, Investigadora, Ormazabal Corporate Technology
- Mikel Zaldunbide, Business Intelligence Manager, Ormazabal
Resumen
En la última década, se ha producido una sensibilización creciente en relación al uso de fuentes de energía renovables, relacionado íntimamente con la preocupación por la emisión de gases de efecto invernadero, y en consecuencia con el cambio climático. Las tecnologías de bajo carbono (LCT en su terminología inglesa), tales como el vehículo eléctrico o algunas dentro del ámbito de la generación distribuida, pueden contribuir al combate global contra el cambio climático. El desarrollo de un nuevo transformador de distribución inteligente y compacto, equipado con un cambiador de tomas en carga, posibilita la integración en la red de dichas tecnologías, por medio de la regulación de tensión automática, como respuesta a las fluctuaciones de tensión generadas por las nuevas cargas y nuevos generadores conectados a la red eléctrica de baja tensión. Las prestaciones y operación del nuevo transformador se han ensayado en un laboratorio de experimentación que permite replicar las condiciones reales que se encontrará en la red de distribución.
Palabras clave
Transformador Inteligente, Cambiador de Tomas en Carga, Control de Tensiones, Tecnologías de Bajo Carbono, Energías Renovables, Red de Distribución, Redes Inteligentes, UDEX
Introducción: regulación de tensión
La generación de energía eléctrica descentralizada y conectada en las redes de media y baja tensión se está desarrollando de manera muy acelerada en un amplio abanico de países. Debido a que las fuentes de energía renovables son, por su naturaleza, considerablemente volátiles, plantean un problema crecientemente importante en relación al aseguramiento de la necesaria estabilidad del sistema. Nuevos componentes, soluciones y conceptos están siendo desarrollados para dar respuesta a esta situación.
Mientras que la integración de energías renovables en la red eléctrica de baja tensión está provocando problemas de sobretensiones, la conexión de cargas adicionales en dicha red de media tensión (como ocurre en el caso de la conexión del vehículo eléctrico) puede provocar caídas de tensión.
En el presente artículo se describe una solución ya desarrollada y probada para enfrentarse a los problemas descritos, así como sus principales ventajas y desventajas.
El proyecto: transformador de distribución inteligente con cambio de tomas en carga
El transformador inteligente, equipado con un cambiador de tomas en carga, es capaz de ajustar la tensión del centro de transformación de media a baja tensión, de tal manera que las tensiones correspondientes a la red de baja tensión aguas abajo del centro se pueden mantener dentro de los límites establecidos por la norma EN 50160, así como aquellos establecidos en las correspondientes legislaciones nacionales, sin necesidad de implementar medidas convencionales de refuerzo de red.
El transformador de distribución inteligente cumple, además, con la nueva directiva de eco-diseño, orientada a poner en el mercado de la Unión Europea transformadores con pérdidas reducidas y puede utilizar indistintamente cualquier aceite del mercado, y en particular, el aceite biodegradable, como alternativa al tradicional aceite mineral.
El diseño compacto del cambiador de tomas en carga, permite su fácil integración en el transformador, sin necesidad de grandes cambios en el mismo, y lo que es más importante, permite mantener la huella de un transformador convencional, y de esta manera, posibilitar el “retrofitting”, es decir, la instalación de una versión más avanzada del producto en el mismo lugar del antiguo, y bajo las mismas condiciones de instalación.
Resultados / Ensayos
Debido a que el ensayo funcional de nuevas soluciones en redes reales presenta multitud de inconvenientes, la única forma de analizar y evaluar las prestaciones del transformador de distribución inteligente consiste en someter al producto a ensayos de laboratorio, seguido de pruebas en campo en alguna red “controlada”.
En el caso de Ormazabal, además de las pruebas pertinentes en laboratorios convencionales, dispone de un laboratorio de experimentación, dotado con una red de media tensión, denominado UDEX, en el que puede hacer pruebas de campo, generando en dicha red las perturbaciones que se necesiten para comprobar la actuación del transformador.
El principal objetivo del laboratorio UDEX consiste en la realización de experimentos y pruebas en una red real de media y baja tensión, que es independiente de la red de la compañía eléctrica, y por tanto no presenta los problemas de experimentación que se presentan cuando se instalan nuevos productos y soluciones que pueden tener un impacto negativo en la red en cuanto a continuidad, calidad, pérdidas, etc.
Además, el UDEX posibilita el ensayo de las nuevas tecnologías de redes inteligentes, debido a su gran flexibilidad, y a que permite reproducir las condiciones normales de las redes eléctricas, así como replicar las condiciones anormales, tales como las fluctuaciones de red, motivadas por la integración de las fuentes de energías renovables.
El nuevo producto responde, por tanto, a la exigencia de los operadores de red de productos de alta fiabilidad, que sean muy predecibles en su comportamiento, con objeto de garantizar la correcta operación de la red.
Discusiones y conclusiones
En el proyecto descrito se ha evaluado la capacidad de controlar y regular la tensión en la red de distribución, por medio del nuevo transformador de distribución inteligente con cambiador de tomas en carga. El correcto funcionamiento del producto se ha probado en una red experimental, en la que se han provocado los problemas de tensión que pueden encontrarse en la red real, y se ha analizado la forma en la que el nuevo transformador inteligente soluciona dichos problemas de tensión.
Los ensayos y pruebas llevados a cabo mostraron que el transformador es capaz de enfrentarse a las fluctuaciones de tensión, manteniéndola dentro de los límites normativos y legales.
Reconocimientos
Los autores quieren reconocer a Iñaki ORUE y Nabil AKROUD por su ayuda en la definición y realización de los experimentos, ensayos y pruebas, así como en la obtención de las medidas y resultados.
Referencias
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