Instalación de protecciones SEL en planta fotovoltaica: Caso San Luis Talpa
En el corazón del Departamento de La Paz, específicamente en San Luis Talpa, una importante generadora de energía fotovoltaica se enfrentaba a un desafío crítico. Su sistema, que inyecta energía a la red a través de una línea de 46 kV, había experimentado fallas importantes que ocasionaron la inoperatividad de la planta, esto llevo al cliente a realizar reemplazos de equipos importantes para volver a operar.
Esta situación llevó a la distribuidora de energía a adoptar medidas más rigurosas, exigiendo la optimización y el estricto cumplimiento de su esquema de protección en la planta. Ante la necesidad de asegurar la continuidad y la confiabilidad operativa, el cliente solicitó apoyo especializado. Fue en este punto clave donde Testing El Salvador intervino, estableciendo una alianza estratégica con la empresa SEL para implementar una solución definitiva.
Esta generadora si bien ya contaba con un sistema de protecciones instalado, las pruebas realizadas en el relevador presente revelaron que el esquema de protección no era funcional, debido a que los disparos no se ejecutaban, este mal funcionamiento del sistema pudo haber sido una de las causas que derivaron en una desperfecto severo, que ocasiono la destrucción del transformador antes mencionado.
La problemática central derivó de la necesidad impuesta por la distribuidora de energía, los trabajos de protección debían realizarse con rigor y conforme a los más altos estándares. Esto era especialmente crítico para los circuitos de 46 kV que operan en configuración delta aislada, donde la implementación de estas medidas de protección es vital y compleja.
El desafío principal
El problema era particularmente desafiante e invisible debido a múltiples factores. Los circuitos no aterrizados representan un riesgo inherente y carecen de tecnologías de protección ampliamente desarrolladas o utilizadas en el país para este tipo de fallas, lo que constituye una problemática reconocida a nivel nacional (Incluso documentada en el sitio de SEL en conjunto con ETESAL).
En este contexto, la protección requiere la implementación de esquemas de sobrecorriente altamente sensibles para detectar fallas a tierra que se manifiestan con corrientes muy pequeñas. Estas corrientes no suelen ser vistas por las funciones convencionales de sobrecorriente de tiempo definido (50) y tiempo inverso (51). La principal dificultad radica en que pueden ser fácilmente confundidas con corrientes de desbalance típicas de la operación normal de una red trifásica, o incluso interpretadas como sobrecargas o corrientes normales de operación de los equipos, lo cual las hace especialmente desafiantes de identificar.
El impacto potencial en la operación habría sido devastador. Al tratarse de una empresa generadora, de no haber cumplido los requisitos de la distribuidora, esta habría perdido de forma inminente el permiso crucial para conectarse a la red. Consecuentemente, la planta habría quedado completamente sin operación, imposibilitada de inyectar su generación de energía, incurriendo en pérdidas masivas.
¿Qué solución específica se propuso
para este desafío en particular?
Dado que la implementación de un TC toroidal no resultó factible por diversos factores técnicos inherentes a la instalación, se optó por una solución alternativa: la implementación de la función de sobrevoltaje de neutro. Esta estrategia requiere la medición trifásica de los voltajes, utilizando una configuración en estrella en los transformadores de tensión (TPs) que miden los voltajes del circuito de 46kV.
Con esta función, el sistema es capaz de reconocer la existencia de una falla de fase a tierra en el circuito, sin embargo, una de sus limitaciones es que no permite identificar el punto exacto o la fase específica donde está ocurriendo la falla; simplemente confirma su presencia en el circuito. Esta es una problemática común en los circuitos aislados del país, donde el esquema implementado permite reconocer la falla en el circuito, y las compañías transmisoras/distribuidoras tienen identificados los circuitos más propensos a fallar para retirarlos progresivamente de operación hasta que la falla sea despejada.
En lo que respecta a nuestro cliente, se implementó un esquema de protección que permite que su circuito se desconecte antes que cualquier circuito de la transmisora/distribuidora, con un tiempo de disparo en coordinación con los equipos aguas arriba de 3 segundos. Esta anticipación busca que, si la falla es despejada en ese breve instante, los circuitos restantes mantengan su operación, facilitando así la posterior localización y reparación de la falla.
El diagnóstico final y la recomendación clave consistieron en modificar la configuración de los transformadores de potencial existentes en la planta. El cliente poseía una medición de las tres fases mediante una conexión en delta abierto con dos TPs. Se indicó la necesidad de cambiar este esquema por una medición con la implementación de tres TPs conectados en estrella. Esto implicó una modificación física en la celda para incorporar el nuevo transformador de potencial, el cual fue instalado por nuestro personal especializado.
Adicionalmente, se instalaron relés de protección SEL estratégicos: un relé SEL-787 para la protección de la zona del transformador, aplicando un esquema diferencial y de sobrecorrientes. Y un relé SEL-751, diseñado para la protección de alimentadores, particularmente útil en circunstancias como esta, donde una línea aislada requiere funciones de sensibilidad al voltaje de neutro para activarse ante fallas fase a tierra, tal como la detectada.
El SEL-751 ofrece protección completa para circuitos de distribución radiales y en bucle. Ofrece mitigación de arco eléctrico, localización de fallas, detección de fallas de alta impedancia, detección de conductor roto, análisis de evento y mucho más.
Resultados Obtenidos: Impacto tangible en la operación
Los resultados de esta intervención han sido, a la fecha, sumamente positivos y de impacto total para el cliente.
01- Generación Continua y Cumplimiento de Requisitos:
Actualmente, el cliente está generando energía sin ningún problema, cumpliendo con los estrictos requisitos y expectativas de la distribuidora. Esto le brinda la tranquilidad de saber que su sistema de generación está operando de manera efectiva y realizando la inyección a red, lo cual es la razón de ser de una planta fotovoltaica02 –Fallas Evitadas y Seguridad Mejorada:
La implementación de un esquema de protección probado y funcional brinda mayor seguridad. En casos donde se producen fallas de alta impedancia entre fase y tierra en sistemas aislados, el nuevo esquema reduce significativamente la posibilidad de daño a los sistemas de aislamiento de las fases no falladas, mitigando el riesgo de incidentes catastróficos y también brinda un plus para la seguridad de las personas.La seguridad ha mejorado notablemente. Esto se ha logrado haciendo uso de la tecnología proporcionada por SEL, que garantiza una protección más robusta y confiable.
03- Tiempo de Inactividad Reducido a Cero:
Se ha logrado un ahorro considerable en tiempo de inactividad. Toda la instalación y las modificaciones se llevaron a cabo estratégicamente durante los periodos de no generación fotovoltaica (es decir, durante la noche). Para el cliente, no hubo una sensación de pérdida desde la perspectiva de la generación, ya que la planta estuvo operando ininterrumpidamente mientras el nuevo sistema se implementaba.04 – Reducción Sustancial de Costos:
Gracias a estas protecciones, el tiempo de reacción ante una falla súbita (externa o interna) será significativamente menor. Esto protegerá los equipos eléctricos, evitando un mayor deterioro o desgaste. La capacidad de reaccionar rápidamente ante una falla impedirá que la planta se vuelva inoperativa a corto, mediano o largo plazo, ya que ahora cuenta con un esquema de seguridad diseñado y optimizado para su operación.
Los resultados son contundentes: el cliente opera con generación continua y cumple los requisitos de la distribuidora. Se han evitado fallas catastróficas, mejorado la seguridad operativa al reducir el riesgo de daño y pérdida de vidas, y la implementación no causó tiempo de inactividad percibido. En definitiva, se logró una reducción sustancial de costos y se aseguró la operabilidad a largo plazo de la planta.
– Testing El Salvador Casos de exito –
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