Estudio del sistema eléctrico ibérico ante un incremento de generación eólica

Condiciones para una operación estable del sistema

Una alta penetración eólica puede afectar a la estabilidad del sistema en gran medida. Cabe resaltar el efecto de ésta sobre las tensiones en la red; esto se debe a las caídas de tensión originadas por los flujos de potencia producidos, los cuales se ven modificados de manera significativa.

Límites de tensiones

Para proteger a la infraestructura de transmisión de daños hay establecidos límites superiores de tensión, así como hay límites inferiores para evitar el colapso de tensiones.

Caída de tensión

En circuitos de corriente alterna la caída de tensión está causada por flujos de potencia a través de la infraestructura de transmisión. Esto se puede explicar con el sencillo ejemplo de la Figura 1, en el que un generador síncrono alimenta una carga a través de una línea representada por una impedancia serie Z= R + jX, con una carga que es S = P + jQ. En ese caso la caída de tensión es dada por la ecuación:

∆V = [(R·P + X·Q) + j(X·P − R·Q)]/V₂

Por tanto la tensión se ve afectada por los flujos de potencia activa y reactiva. Si además la diferencia de ángulo de las tensiones es pequeña, la parte imaginaria de la ecuación (1) puede ser despreciada. En las líneas de muy alta tensión la resistencia R es pequeña en comparación con la inductancia X (). Por ello, de acuerdo con la ecuación (1), la caída de tensión en muy alta tensión está causada principalmente por los flujos de potencia reactiva.

Sin embargo, a menores niveles de tensión, la reactancia X de las líneas de transmisión en redes de distribución se reducen en comparación con la resistencia R. Por ello, las caídas de tensión en redes de distribución están causadas en mayor medida por flujos de potencia activa.

Los flujos de potencia activa en un sistema de potencia están determinados principalmente por las cargas y por el programa de generación; los flujos de potencia reactiva dependen además en gran medida del consumo de la propia red.

Consumo de potencia reactiva

Por un lado, la demanda de potencia reactiva depende de los consumidores, por otro lado, depende de los consumos de reactiva de las líneas y de los transformadores que dependen a su vez del nivel de carga de los mismos. Las líneas de transmisión pueden tener un carácter capacitivo, es decir producen potencia reactiva, en caso de que el nivel de carga de la línea sea inferior a su “carga natural” –ver Figura 2–. Por otra parte, las líneas de transmisión pueden tener también un carácter inductivo, es decir consumen potencia reactiva si la carga de la línea es superior a su “carga natural”. Si la demanda de potencia reactiva no puede ser compensada regionalmente, las caídas de tensión pueden conducir a problemas de tensión.