Sincronización de generador de turbina con la red - Control de frecuencia (Valoración de 5.00 sobre 5, resultante de 1 votos)

Instaciones eléctricas de baja, media y alta tensión; cables y accesorios, falsificaciones, métodos y técnicas de energía, data center, medida y control eléctrico
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#310665
Buenos días,

Soy nuevo en el foro, no sabía en que sección introducir mi duda, como tiene que ver con la red eléctrica lo metí aquí.

Resulta que estamos trabajando en un ciclo combinado cuyo objetivo es la generación de vapor, pero que será obviamente aprovechado para entregar electricidad a la red.

Mi duda surge en lo que al control de frecuencia se refiere, tengo entendido que normalmente la red controla la generación de las turbinas de las plantas generadoras, así va ajustando la demanda con la generación sin que la frecuencia se desvíe demasiado. Si la carga sube, pues se ajusta algun generador de alguna planta metiendo más gas a la GT y así compensarlo. Si la generación disminuye se quita potencia de la turbina.

Mi duda surge porque en este caso nuestro objetivo es generar vapor y con lo que podamos entonces generar electricidad. Entonces partiendo de esa base, imaginemos que yo arranco, me sincronizo con la red y estoy perfectamente entregando lo demandado y no hay problemas. Ahora, si por razones del proceso, necesito aumentar o disminuir potencia de la turbina, para tener más o menos vapor... ¿qué ocurre con la red?. Si aumento generación de vapor aumentará también la generación eléctrica, y si la red mantiene la carga entonces mi frecuencia aumentará saliendo de los 50Hz. Si disminuyo la generación entonces disminuirá la frecuencia... ¿es capaz la red de absorber estos cambios? ¿cómo se suele gestionar estos casos?

Entiendo como funciona en el modo isla, ahí nos olvidamos del vapor y nos limitamos a generar lo que consumimos, regulando de manera precisa la generación para ajustarla al consumo y mantener la frecuencia en 50Hz. Para el caso en que no se de a basto salta el Load Shedding, quitando alguna carga.

Lo que no consigo entender es cómo funciona la red para gestionar mi planta, no se cómo afecta mis cambios en la producción de vapor a la hora de entregar electricidad a la red, qué limites tengo, si la red debe controlar algo de mi planta... me asaltan las dudas porque estamos realizando los modos de operación y se habla de aumentar o disminuir producción de vapor como si nada, y a mi me extraña que pueda aumentar o disminuir la generación de las turbinas así como así sin que la red se entere... creo que debe haber un feedback entre la red y nosotros.

Si alguien fuera capaz de darme una explicación de como suele funcionar la red, sobre todo en este caso, sería de gran ayuda.

Muchas gracias de antemano.

Saludos,
Daniel
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#310734
Hola,

¿Algún dato para saber de que estamos hablando?
¿Potencia de la generación, producción anual estimada, tensión de conexión a red?
Un saludo
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#310758
Hola, totalmente de acuerdo con que no vendría mal algún dato mas. Esto es de libro, pero me atreveré hacer una explicación muy básica considerando que su potencia es insignificante con la disponible en el nudo de inyección:
una vez acoplado, tu generador está encadenado a la frecuencia de la red y no es capaz de hacer variar la misma.
Si varía la potencia mecánica de tu turbina, y la intensidad de excitación es cte. estará variando la potencia activa entregada a la red. Si te pasas de la nominal de tu generador llegará un momento en que salten las protecciones que debe tener, o bien pierda sincronismo y oscile entre generador y motor hasta su destrucción.
Si anulas la potencia mecánica, tu generador deja de inyectar potencia activa a la red, y consumirá de ella sus pérdidas mecñanicas.
Como se puede ver esto solo es un simple razonamiento balance energético.
y si es un generador muy potente respecto de la red, la cosa cambia, es la red la que baila al son del generador.

Saludos,
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#310861
Buenos días,

Lo primero de todo, gracias por contestar. Se trata de un ciclo combinado, la turbina de gas es de 170MW y la de vapor es de 50MW.

Entiendo que trabajando en modo isla (desconectados de la red y alimentando nuestra planta) necesitaremos un control muy fino de la generación ya que ahí sí que la frecuencia va a variar mucho en función de lo que consuma nuestra planta. Aquí actuará un sistema llamado Load Shedding que desconectará cargas si la generación no da a basto.

Mi dudas surgen cuando nos conectamos a la red. Entiendo que la frecuencia de sincronismo la impone la propia red porque tiene una potencia infinita, entonces manteniendo coonstante la tensión de la excitación con el AVR, entonces un aumento del par mecánico producirá un aumento de la corriente de salida generada a la red. Del mismo modo, una disminución del par producirá un disminución de la corriente de salida.

No obstante, me cuesta entender cómo es posible que la red imponga la frecuencia de sincronismo al generador. Entiendo que tiene algo que ver el campo magnético del estátor, pero claro en ese caso a veces entrará corriente (motor) o saldrá (generador). ¿Está el generador funcionando como motor/generador siempre? Yo lo que había pensado es que cuando variamos nuestro par mecánico (por tanto también la corriente de salida) entonces la red automáticamente manda a un generador de otra planta variar su potencia para compensar esa variación de corriente.

Si alguien pudiera darme una explicación sobre cómo funciona este asunto conectado a la red sería de gran ayuda, la verdad es que asimilo los conceptos, pero me cuesta entender sus causas.

Si alguien supiera explicarme el funcionamiento del PMS y del AGC, también sería de mucha ayuda.

Muchísimas gracias de antemano.

Saludos,
Daniel
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#310898
Hola, la potencia indicada parece importante, y seguramente se interconecta a uno de los niveles más altos de tensión existentes en el pais y por supuesto su operación dependerá de un centro de control a nivel nacional. Y sus sitemas de control deben ser automatismos comlos que indicas comunicados con dicho centro de operaciones.
De todas formas, intuitivamente, se puede comentar que:
-La red impone la frecuencia de sincronismo, pero está no es constante, si tu generador inyecta una potencia de 220 MW, supongamos que sin control del centro operaciones, lo que va a suceder es que la frecuencia de la red a nivel nacional se va a incrementar ligeramente y el resto de generadores, si son máquinas rotativas van a ver como el campo magnetico giratorio inducido por la carga va avanzar, reduciendo el desfase con respecto a su campo magnetico de excitación. con esto se reduce la potencia portada por cada una de las máquinas del país, sin llegar a desestabilizarse todo el sistema. Pero como resultado ha aumentado ligeramente la frecuencia (centésimas).

-Y al reves, si desconectas de repete tu generador, o saltan las protecciones, el resto de generadores del sistema ven como se reduce la frecuencia de la red, se retrasa el campo inducido por la carga con respecto al de excitación y aumenta la potencia activa aportada por cada uno. Tambien creo que hay máquinas de centrales que dicen que estan rodando, sin carga. todo el conjunto tienen una inercia, mejor dicho una energía rodante acumulada que lo hace estable si estas variaciones de potencia no son exageradas.

-Otro sunto, la excitación lo que hace realmente es regular la potencia reactiva, y con esta las tensiones.

-Aparentemente el sistema funcionaría de forma autonoma, pero si encima hay un centro de control que le dice a cada central, como la tuya, el nivel de tensión (AVR) y el nivel de potencia (AGC), pues todo funciona mejor, y encima creo que realizan un "control óptimo" económico.

-El PMS no se a que se refiere exactamente, pero puede estar relacionado con el AGC. ¿podría ser Power Managemet System?

Saludos. no quería hacer esto tan largo pero el tema uede dar para mucho.
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#310975
Buenos días,
- Entiendo entonces que debo mantener la generación de mis dos turbinas GT y ST entre unos rangos que la propia red me limita, y no pasarme de una dinámica marcada en el cambio de generación, sino me multarán imagino. Es por eso que debo apañarmelas para controlar la generación de electricidad para mantenerla mas o menos constante (entre unos limites) porque sino desequilibrare la red.

- Respecto al PMS, en efecto es "Power management system", pero me cuesta entender el alcance de este control. ¿Viene con el DCS? ¿De que se encarga? ¿Qué incluye?.

- El AVR viene con la turbina y controla la potencia reactiva cuando estamos conectados a la red, pero imagino que el que le pone los setpoints es el PMS (dentro del DCS).
- El AGC, ¿viene con la turbina? ¿O es algo que debo implementar yo en el PMS (dentro del DCS) y comunicarlo con la red electrica para manejar los setpoints?
- El Load Shedding, imagino que viene como parte del PMS, y que solo se usa en modo isla por si mi generador no da a basto con la carga de la planta.

Lo que me interesa es saber como funciona el control normal de una planta generadora, imagino que debe haber una comunicacion constante entre mi DCS y la red electrica para marcar los setpoints.

Si alguien conoce todos estos sistemas y supiera decirme las funcionalidades, jeraquia y arquitectura que suele usarse me seria de gran ayuda, ya que me esta costando realizar una arquitectura básica de lo que pude ser el sistema de control de la planta.

Muchas gracias de antemano.

Saludos,
Daniel
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#311019
Hola, antes de nada decir que lo que estoy comentando es muy básico, y no es nada que no venga en cualquier libro electrotécnico.
Sería conveniente que confirmes la potencia, porque el rango que has dicho, no lo instala cualquiera, suelen ser proyectos llave en mano por parte de multinacionales.
Para mas de 50 MW creo que le llaman el régimen ordinario, es deci se trata de una central que tiene que acudir al mercado eléctrico a hacer su oferta, y si entra, podra generar al precio ofertado y si no, no, salvo restricciones, potencia rodante o necesidades de regulación.
Y la regulación de la central, en tensiones y en potencia, está en manos (o automatismos) del operador del sistema. Como se puede comprender no se deja que alguien meta o saque potencia del sistema a su entender, salvo averías u otras causas justificadas. Recordar que es una potencia del orden del 1 % del valor medio peninsular.
Los equipos que citas, si P>50 kW están comunicados con el centro de control, por fibra óptica, portadora en red, par telefónico dedicado, o similar.
¿cual es el nivel de conexión de tu central?
El setpoint del PMS es lo diga el operador del sistema, pero no creo que te llamen por teléfono como se hacía antiguamente para que arranques, pares o fijes dicho parámetro, sino que lo marcan por el sistema de comunicaciones indicado.
Indicas funcionamiento en isla, y yo me pregunto que clase de industria o suministro puede demandar del orden de 200 MW ¿un rebombeo que almacena energía?
Por favor, confirmar P.

Saludos.
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#311167
El tema ha sido reabierto, Daniel está al día de sus obligaciones como forero (gracias por la colaboración) y, espero, nos hemos calmado todos.

Como me iba a dar la acidez si me pongo a distinguir el grano de la paja en los mensajes polémicos, he hecho tabula rasa. Así que si había algo que haga falta para aclarar el tema (del hilo) en lo que pusistéis, será bienvenida la repetición. Disculpad las molestias.
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#311200
Buenas,

Lo primero de todo muchas gracias por la colaboración.

En orden con lo comentado por Yohana, el proyecto en concreto es grande y es un llave en mano. Entiendo que al suministrar una potencia alta (170KW + 50KW) deberá haber un contrato con la red eléctrica donde se definan los set points de generación y unos rangos de variación (he pedido dicho contrato pero todavía no me ha llegado).

Entiendo entonces que la regulación de mi generación va comunicada desde la red eléctrica vía fibra óptica a mi AGC (automatic governor control), el cual se encarga de dar los set points de generación a las turbinas. Supongo que yo tengo la obligación de cumplir los requerimientos de generación o seré multado, siendo el control de generación de la turbina automático desde la central de la red eléctrica a mis turbinas a través del AGC, yo solo debería asegurarme de que dispongo del suficiente vapor/gas para que funcionen al régimen necesario.

Mi duda surge de cara a la arquitectura de control, no entiendo la diferencia entre el AGC y el PMS. Entiendo que el PMS engloba todo el control eléctrico, como el Load Shedding y el AGC. Una descripción de lo que engloba el PMS me sería de gran ayuda, o al menos de como suele estar estructurado el sistema de control de una planta generadora (AGC, load shedding, AVR, PMS...).

Deduzco también que todos estos sistemas irán dentro de mi DCS, a no ser que lo norma sea comprarlo como equipos nuevos y comunicarlos con el DCS.

Respecto al modo isla, cuando por alguna razón la red se corte, las turbinas tripearan y actuará el generador diesel Black Star, suficiente para volver a arrancarlas después y empezar a usarlas para generar la electricidad suficiente para alimentar la planta (15MW) y alimentar también una planta existente (80MW). No entiendo mucho de turbinas, pero entiendo que si pongo una turbina de gas de 170MW a generar sólo 95MW, será un problema para dicha turbina trabajar a tan bajo régimen. La de vapor la dejaría bypasseada.

Muchas gracias de antemano.

Saludos,
Daniel
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#311251
Daniel Chamorro escribió:Respecto al modo isla, cuando por alguna razón la red se corte, las turbinas tripearan y actuará el generador diesel Black Star, suficiente para volver a arrancarlas después y empezar a usarlas para generar la electricidad suficiente para alimentar la planta (15MW) y alimentar también una planta existente (80MW). No entiendo mucho de turbinas, pero entiendo que si pongo una turbina de gas de 170MW a generar sólo 95MW, será un problema para dicha turbina trabajar a tan bajo régimen. La de vapor la dejaría bypasseada.

80 MW!! de que industria se trata si se puede saber?
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#311280
wenner escribió:
Daniel Chamorro escribió:Respecto al modo isla, cuando por alguna razón la red se corte, las turbinas tripearan y actuará el generador diesel Black Star, suficiente para volver a arrancarlas después y empezar a usarlas para generar la electricidad suficiente para alimentar la planta (15MW) y alimentar también una planta existente (80MW). No entiendo mucho de turbinas, pero entiendo que si pongo una turbina de gas de 170MW a generar sólo 95MW, será un problema para dicha turbina trabajar a tan bajo régimen. La de vapor la dejaría bypasseada.

80 MW!! de que industria se trata si se puede saber?


Se trata de una planta desaladora, a mi también me sorprendió el consumo!
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