4.2.1.l
Aplicación de las unidades de frecuencia
Las variaciones de frecuencia son originadas por un balance incorrecto entre generación y
carga que generalmente es originado por los siguientes motivos:
-
División del sistema en partes.
-
Desequilibrio entre carga y generación por falta de previsión o programación deficiente.
-
Pérdida de generación, disparo de barras o líneas de interconexión importantes.
La frecuencia es un indicador fiable de una situación de sobrecarga. Cualquier descenso de
frecuencia es causado por un exceso de cargas y, ante esta situación, es necesaria la
utilización de relés de mínima frecuencia para realizar un deslastre de cargas y equilibrar de
esta forma la generación con el consumo y evitar un mayor colapso del sistema. Cuando la
frecuencia recupera su valor nominal y el sistema eléctrico se estabiliza, se realiza una
reposición de las cargas que han sido deslastradas. Esta operación de reposición se lleva a
cabo por medio del relé de máxima frecuencia.
Una disminución de frecuencia produce inestabilidad en el sistema eléctrico y puede dañar los
generadores, sin embargo, el mayor peligro se encuentra en las turbinas de vapor. Si varía la
velocidad de giro de la turbina, se producen vibraciones y como consecuencia, los alabes
sufrirán fatiga mecánica y, al ser un deterioro acumulativo, el problema se verá incrementado
cada vez que la turbina se encuentre ante una situación de subfrecuencia.
Cuando la variación de frecuencia es pequeña, el desequilibrio puede corregirse actuando en la
regulación de los generadores, pero en caso de grandes variaciones de la frecuencia el
generador no puede corregirla, por lo que la frecuencia comienza a disminuir corriéndose el
riesgo de que disparen los grupos de generación. Si esta bajada de frecuencia no se corrige,
se entra en un proceso irreversible, que conduce a un "apagón" general.
En situaciones de fuerte déficit de generación, la única forma de recuperar el equilibrio es la
desconexión selectiva de cargas. La desconexión de cargas se suele realizar cuando la
frecuencia ha disminuido por debajo de unos valores fijos de frecuencia con el fin de dar tiempo
a la reacción de los grupos de generación ante bajadas de frecuencia mediante la acción de los
reguladores de velocidad. Hay que destacar que cuando la bajada de frecuencia es muy rápida
esta acción no es lo suficientemente eficaz, siendo necesario desconectar cargas en función de
la variación de la frecuencia respecto del tiempo, es decir, mediante el cálculo y operación en
base a la derivada de la frecuencia respecto del tiempo.
Los relés de subfrecuencia son instalados habitualmente en subestaciones y plantas
industriales donde se requiere un sistema de deslastre de cargas, siendo las cargas
alimentadas exclusivamente por generación local, o por una combinación de generadores
propios y una derivación de una línea de transmisión. En este segundo caso (Figura 4.2.3,
parte a), si se produce una falta en la línea de transmisión, los generadores propios estarán
sobrecargados, y la frecuencia descenderá rápidamente, necesitando esta planta un rápido
sistema de deslastre de cargas controlado por relés de frecuencia.
Si la línea de transmisión suministra a más de una planta y es desconectada por un extremo
remoto (Figura 4.2.3, parte b), la planta con su propia generación se encuentra proporcionando
potencia a la línea, mientras que su propia frecuencia irá decreciendo. Esta salida de flujo de
potencia puede ser evitada utilizando relés de protección contra inversión de potencia, pero si
no se elimina toda la sobrecarga, el relé de frecuencia deberá desconectar las cargas locales
de menor prioridad.
M0ZLFA1807E
4.2-11
ZLF: Protección de Distancia
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4.2 Unidades de Frecuencia
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