Análisis de Impacto Dinámico de Pequeños Medios de Generación Sobre Redes de Distribución

Abstract

El objetivo general del presente trabajo de título es determinar el impacto dinámico asociado a la conexión de Pequeños Medios de Generación Distribuida (PMGD) sobre un sistema eléctrico, identificando su dependencia con distintas condiciones de la red y de la operación del PMGD. Se espera contribuir al proceso de integración de PMGD, indicando aspectos críticos a considerar en los estudios de conexión.

Las razones para la conexión de un PMGD pueden ser múltiples, por ejemplo: disminuir el consumo desde el sistema eléctrico, economizar el suministro de energía ó aumentar la confiabilidad. Adicionalmente estos medios requieren menor capital de inversión y facilitan el uso de energías renovables. A nivel estático su impacto es conocido, encontrando implicancias sobre el nivel de pérdidas, capacidad térmica de equipos y regulación de voltaje; no así desde el punto de vista dinámico. En la actualidad existen leyes y normativas que incentivan y promueven su inserción, siendo las chilenas similares a las internacionales; sin embargo, en ellas no se entregan mayores acotaciones dinámicas, y sólo se indica la desconexión de las máquinas ante condiciones anormales de tensión o frecuencia.

La evaluación del impacto se realizó con el uso del software Power Factory de DigSilent, mediante simulaciones sobre un sistema de prueba que busca representar en forma simplificada la interacción entre la red de transmisión y distribución. La metodología de trabajo se basa en la aplicación de contingencias definidas, identificando niveles de tensión y frecuencia para determinar el efecto sobre la red. Se analizan comparativamente las respuestas dinámicas considerando distintos casos, entre ellos, la dependencia con la ubicación y penetración de PMGD en el alimentador, condiciones de generación - demanda, potencia generada y factor de potencia.

La conexión de un PMGD en una red de distribución tiene un impacto positivo sobre el voltaje ante contingencias externas al alimentador, acentuándose el efecto cuanto más alejado a la subestación primaria de distribución se conecte; a su vez, repercute negativamente en la frecuencia, originando mayores desviaciones. Las fallas más riesgosas son las producidas aguas arriba del punto de repercusión, ya que generan una isla eléctrica momentánea que puede producir sobretensiones elevadas, que se incrementan en condiciones de demanda mínima y mientras más capacitivo sea el generador. Cuanto más pequeña es la impedancia del conjunto de conexión del PMGD, menor será la desviación de tensión, pero a su vez esto se traduce en un mayor aporte de corriente de falla, lo que atenta contra un funcionamiento adecuado de las protecciones preexistentes en el alimentador. Por otro lado, mientras mayor sea el nivel de cortocircuito en el punto de conexión, la respuesta dinámica es menos sensible a una variación de capacidad del PMGD.

Se destaca que los efectos asociados a la conexión de un PMGD dependen ampliamente de las características del sistema, lo que dificulta una generalización. El análisis llevado a cabo, arroja que el impacto no resulta peligroso para el sistema bajo las condiciones de desconexión que se exigen en la actualidad. Las variaciones respecto del escenario sin generador, son por lo general inferiores al 5% del valor nominal. Lo anterior sumado a que la NT SyCS y la NTCO de PMGD no indican rangos transitorios para las variables eléctricas a nivel de distribución, lleva a que el estudio dinámico sea de importancia relativa. La rápida salida del PMGD ante una contingencia resulta práctica y positiva, pero si la penetración en Generación Distribuida es significativa, una perturbación en el sistema de transmisión originaría la desconexión de las máquinas en distintos alimentadores. Por ende, la práctica actual de desconexión no será sostenible y las nuevas normativas deberán determinar claramente en qué casos se deben llevar a cabo estudios dinámicos y definir los rangos admisibles para las variables eléctricas.