Sistemas de Protección Eléctrica en Parques Eólicos: Componentes y Estrategias

Sistemas de Protección Eléctrica en Parques Eólicos

Un parque eólico está compuesto por los siguientes elementos clave para su operación y evacuación de energía:

• Instalación de baja tensión del generador.
• Transformación BT/MT (Baja Tensión a Media Tensión).
• Red de distribución en media tensión.
• Subestación de evacuación.
• Línea de evacuación de alta tensión.

Conexión del Generador y Transformación de Tensión

Generalmente, el generador eólico genera a baja tensión (690 V) y se conecta a un transformador que eleva la tensión (20-30 kV). Este proceso es fundamental para minimizar las pérdidas en los cables que evacuan la energía producida hasta la subestación.

Protecciones en la Línea de Evacuación

La opción más empleada para conectar la subestación del parque eólico con la red de la compañía es mediante una línea exclusiva. Las protecciones asignadas a dicha línea incluyen:

• Sobretensión
• Direccional
• Sobreintensidades
• Protección diferencial

Protecciones en los Transformadores de Subestación

Los transformadores de la subestación de un parque eólico disponen de regulación de tensión en carga, lo que permite mantener la tensión en la red de MT y, por lo tanto, en los generadores, incluso cuando las líneas de evacuación tienen una longitud considerable. Las protecciones asignadas al transformador de MT/AT son:

• Diferencial
• Sobreintensidades
• Contra fallo de interruptor
• Relé de presión de gas o líquido
• Relé térmico por sobreintensidad

La configuración del transformador principal es de estrella-triángulo, con el neutro de la red de MT aislado o conectado a tierra.

El Transformador de Puesta a Tierra y su Función

El objetivo del transformador de puesta a tierra es conectar a tierra el neutro del sistema que, de no ser así, quedaría aislado. En caso de fallo a tierra de una línea del sistema, el transformador de puesta a tierra permite la circulación de una corriente lo suficientemente intensa para accionar los relés de sobreintensidad de neutro. Este esquema tiene la ventaja de reducir las sobretensiones y facilitar la detección de defectos a tierra. Las protecciones asociadas al transformador de puesta a tierra son principalmente protecciones de sobreintensidades.

Protección del Transformador Elevador

El transformador elevador debe estar protegido frente a sobreintensidad, normalmente con fusibles. Los fusibles proporcionan protección ante fallas en el secundario del transformador. Cuando se utilizan interruptores, estos deben ser diseñados para abrir la máxima corriente de cortocircuito, incluyendo la contribución de los generadores adyacentes. En este caso, se emplean relés de sobreintensidad.

Protección contra Rayos en Aerogeneradores

Por otra parte, en los aerogeneradores es especialmente importante su protección contra rayos ya que, debido a su localización y altura, son muy susceptibles de ser alcanzados. La protección contra rayos reduce el posible daño producido por el rayo, proporcionando un camino a tierra de menor impedancia. Esta protección consiste en:

• Un receptor de rayo.
• Conductores.
• Un sistema de puesta a tierra.
• Protección contra sobretensiones.