Regulación y automatización de centrales eléctricas

Regulación de la central hidroeléctrica

Estos elementos son fundamentales para el correcto funcionamiento de la instalación. A través de ellos, se regula y controla el buen funcionamiento de la central, subestación y línea eléctrica.

Funcionan igualmente como medida de protección ante subidas de tensión, descenso en el caudal disponible, alta temperatura del aceite, sobrevelocidad de los elementos de alto régimen de giro principalmente.

Los principales bucles de control y sistemas de supervisión y mando para el control de la turbina son:

1. Regulador de velocidad de sincronismo (si es necesario).
2. Reguladores de nivel en aquellas centrales cuyos grupos asíncronos.
3. Regulador de potencia si se funciona en isla (es decir, para suministrar energía de forma aislada).
4. Regulador de caudal de la turbina para evitar el aceleramiento de la misma.

En el caso del control del generador:

1. Regulador de tensión.
2. Equipo de sincronización a la red.
3. Baterías de condensadores para la regulación del factor de potencia.

Las protecciones de los equipos instalados en una central hidráulica garantizan una respuesta casi instantánea de los equipos electrónicos ante cualquier situación prevista anteriormente en el programa.

Un valor fuera del rango definido en cualquier indicador puede provocar una alarma que, en función de su importancia y de los equipos a los que afecte llevará asociada la parada de algún grupo e incluso la de la central.

Las principales causas que pueden accionar las protecciones mecánicas son:

1. Aceleración de turbina.
2. Temperatura de eje y cojinetes.
3. Nivel de circulación del fluido de refrigeración.
4. Temperatura de aceite.
5. Nivel mínimo hidráulico.
6. Circuito de aceite de regulación.

En el caso del generador y transformador, son:

1. Intensidad máxima.
2. Retorno de potencia (máxima admitida 5% de la nominal).
3. Alta temperatura del generador y/o del transformador.
4. Producción de gases en el transformador.
5. Nivel de tensión (entre el 85 y 100 % de la tensión nominal).
6. Nivel de frecuencia.

En el caso de las protecciones de la línea de media tensión:

1. Derivación de una fase de tierra.
2. Cortocircuito o inversión de fases.
3. Sobreintensidad.
4. Puesta a tierra.

Automatización de la central hidroeléctrica

Las inversiones realizadas en automatización en todo tipo de centrales industriales se realizan con el objetivo de:

1. Reducir los costes de operación y mantenimiento
2. Aumentar la seguridad de los equipos
3. Optimizar el funcionamiento de la instalación

En el caso de las centrales hidroeléctricas, el grado de automatización estará condicionado a las posibilidades de regulación del emplazamiento y los recursos hídricos disponibles.

Podemos considerar una automatización total en el caso de que esta incluya el arranque, regulación y parada de la central. Si tan solo incluye paradas por alarma, la automatización será parcial.

En las centrales construidas en la actualidad, se suelen instalar sistemas de automatización total. Esto prueba la idoneidad de esta inversión y su demostrada rentabilidad.

En las centrales antiguas, se están estudiando inversiones para adaptar los sistemas de regulación instalados a la tecnología actual.

La antigüedad de algunas de ellas hace que la inversión a realizar sea muy elevada, en algunas instalaciones puede suceder que haya que modificar todo el sistema eléctrico debido a incompatibilidades.

La tecnología que puede tener una instalación se divide en:

1. Convencional. Basada en los relés, estos tienen una capacidad limitada (secuencias de arranque y parada), aunque representa una manera sencilla y económica de automatizar una central.
2. Digital. En este caso, es una tecnología que permite la gestión de todas las operaciones de la central. Es una tecnología que requiere más inversión, como contrapartida permite la gestión de todas las funciones de la central:
   1. Arranque y parada normal de grupo.
   2. Parada de emergencia de grupo.
   3. Regulación del grupo por nivel o caudal.
   4. Optimización de funcionamiento del conjunto.

Con esta última tecnología es posible utilizar los centros de control remoto para gestionar centrales a través de técnicas de telemando.