La Aplicación de Generadores Síncronos de Alta Potencia, «AEL-HPSG», ha sido diseñada por EDIBON para el estudio del procedimiento y las maniobras necesarias para la sincronización de generadores síncronos con la red, con el objetivo de verter la energía generada tal y como sucede en plantas de generación de potencia reales.
La aplicación «AEL-HPSG» permite al usuario profundizar en el funcionamiento y control de generadores síncronos para demostrar paso a paso el proceso de sincronización con la red eléctrica. Para ello, la aplicación incluye un generador síncrono acoplado a un motor (que hará de fuerza motriz, simulando una turbina) junto a una serie de módulos tales como un transformador monofásico, un convertidor CA/CC y un regulador de voltaje que conforman el circuito de excitación del generador. También incluye un relé de sobrecorriente analógico como dispositivo de protección de la red y un analizador de redes para la monitorización de los parámetros eléctricos de la generación tales como las potencias activa y reactiva generadas, frecuencia, tensión, corriente, factor de potencia, etc.
Esta aplicación ofrece dos posibilidades para el control del grupo de generación. La primera opción, el kit de control manual de generadores síncronos, incluye módulos para el control de la velocidad del motor (turbina) y un módulo generador de señales PWM para el control de la corriente de excitación (y por tanto la tensión de salida) del generador síncrono. Esto implica también la posibilidad de realizar los diferentes ensayos de vacío, carga y cortocircuito orientados a la obtención de las curvas características y del circuito equivalente del generador síncrono. Este kit también incluye un módulo de sincronización que permitirá al usuario monitorizar y llevar a cabo el proceso de sincronización de manera manual. Para ello, el módulo de sincronización manual dispone de dos voltímetros analógicos (tensión de red y de generación), dos frecuencímetros (frecuencia de red y de generador), un sincronoscopio digital y dos pulsadores para el cierre y apertura del interruptor de sincronismo.
La segunda opción, el módulo de control automático de generadores síncronos, ofrece la posibilidad de controlar automáticamente todos los parámetros eléctricos y mecánicos del grupo turbina-generador. Los parámetros de control más relevantes son la velocidad de la turbina, la frecuencia del generador, la corriente de excitación, la tensión en bornes del generador y las potencias activa, reactiva y aparente. Además, este módulo de control es a su vez una protección avanzada de generadores y turbinas. Cumple con la norma ANSI en lo relativo a los parámetros de protección de generadores y turbinas (ANSI 81O, ANSI 81U, ANSI 59, ANSI 27, ANSI 50/51, ANSI 32R/F, ANSI IOP 32, ANSI MOP 32, ANSI 46, asimetría de voltaje, falta a tierra del generador, rotación de fases, ANSI IEC 255 , factor de potencia inductivo del generador, entre otras). Se requiere adquirir al menos una de las dos opciones previamente descritas para poder trabajar con los módulos incluidos en la unidad base.
Para adquirir una mayor experiencia en el estudio de generadores síncronos, se recomienda adquirir un conjunto de cargas resistivas e inductivas con el objetivo de estudiar la operación del generador síncrono en isla (aislado de la red nacional). Estas cargas permitirán al usuario profundizar en conceptos básicos sobre el comportamiento de los generadores síncronos bajo carga, tales como generación y demanda en sistemas aislados, caídas de tensión o el control de la tensión de salida mediante la regulación de la corriente de excitación.
También se recomienda adquirir un kit para el estudio de la inyección de faltas en generadores síncronos, conformado por un relé de protección diferencial avanzado de programación numérica configurable que permite demostrar las características de la protección diferencial trifásica, dos módulos interruptores de potencia como elementos de corte, un módulo de inyección de faltas para la inserción de faltas monofásicas, bifásicas o trifásicas, a tierra, y un módulo de inductancias trifásicas como elemento amortiguador de faltas en el inducido del generador.
Además, se recomienda un módulo de protección del rotor para el estudio de faltas en la excitación del generador síncrono y un filtro de armónicos trifásico para la reducción de los armónicos resultantes de la regulación de la corriente excitación del generador.
La aplicación «AEL-HPSG» es una de las más completas y versátiles para el estudio en profundidad de los generadores síncronos, tanto en modo isla como en modo paralelo con la red. Además, es compatible con cualquier equipo de líneas de transmisión de energía y esto le confiere la posibilidad de estudiar el impacto de los generadores síncronos en redes reales, analizando situaciones como la transferencia de potencia entre varias máquinas trabajando en paralelo, desacoples repentinos de la red y sus consecuencias y un sin fin de maniobras relativas a los generadores eléctricos.
Finalmente, se recomienda para una gestión óptima de la aplicación el Software de Adquisición de Datos y de Gestión de la Energía, «EMG-SCADA». Esta fantástica herramienta permite al usuario monitorizar todas las curvas de los parámetros eléctricos de la red y del generador, observar los huecos de tensión, las pérdidas de energía en las redes de transmisión y las caídas de tensión. Además permite guardar todos los datos para verlos y compararlos más tarde. Es posible ver de una forma clara y precisa los efectos de la compensación de reactiva en las curvas de potencia monitorizadas, los máximos y mínimos de la demanda de energía, los desbalances de carga y las variaciones del factor de potencia en los nodos del sistema.
