Arranque autógeno

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Un arranque autógeno es el proceso de restauración de una central eléctrica para el funcionamiento sin depender de la red externa de transmisión de energía eléctrica. En inglés se emplea el término Black start (comienzo en negro).[1] De forma más genérica se aplica a los sistemas que pueden comenzar sin ayuda exterior.

Introducción[editar]

Normalmente, la energía eléctrica utilizada dentro de una planta está provista de generadores propios de la estación. Si todos los generadores principales de la planta se cierran, la potencia de servicio se proporciona mediante un suministro eléctrico de la red a través de la línea de transmisión de la planta. Sin embargo, durante un corte de área amplia, fuera de las instalaciones de alimentación de la red no estará disponible. En ausencia de la red eléctrica, un arranque en negro llamada debe realizarse a bootstrap la red de energía en funcionamiento.

Para proporcionar un arranque en negro, algunas centrales eléctricas tienen pequeños generadores diésel que se pueden utilizar para arrancar generadores más grandes (de varios megavatios de capacidad), que a su vez se pueden utilizar para arrancar los generadores principales de energía de la planta. Las plantas de generación que utilicen turbinas de vapor requieren alimentación de estaciones de servicio de hasta el 10% de su capacidad para bombas de alimentación de agua de las calderas, sopladores de aire para la combustión en calderas de tiro forzado, y para la preparación de combustible. No es económico, para proporcionar una gran capacidad de espera en cada estación, por lo negro de inicio de alimentación debe ser proporcionada una línea de interconexión designados de otra estación. A menudo las centrales hidroeléctricas son designadas como fuentes negro de arranque para restaurar las interconexiones de la red. Una central hidroeléctrica necesita muy poca energía inicial para empezar (sólo lo suficiente para abrir las puertas de entrada y la excitación de las bobinas generadoras de campo), y se puede poner un gran bloque de potencia en línea muy rápidamente para permitir la puesta en marcha de centrales de combustibles fósiles o nucleares. Ciertos tipos de generadores movidos por turbina de gas se puede configurar para arranque autógeno, proporciona otra opción en lugares adecuados sin centrales hidroeléctricas.[2]

Secuencia de arranque en negro[editar]

Una secuencia típica (basado en un escenario real) puede ser como sigue:

  1. Una batería arranca un pequeño generador diésel instalado en una central hidroeléctrica.
  2. La potencia del generador diesel se utiliza para poner la central hidroeléctrica en funcionamiento.
  3. Las líneas de transmisión claves entre la estación hidroeléctrica y otras áreas están energizadas.
  4. La energía de la presa hidroeléctrica se utiliza para iniciar una de las plantas de carbón de carga base.
  5. La energía de la planta de carga base se utiliza para reiniciar todas las otras fuentes de energía en el sistema, incluyendo las centrales nucleares.

La energía finalmente vuelva a la red general de distribución de electricidad y enviados a los consumidores. A menudo, esto se producirá gradualmente, empezando toda la red a la vez puede no ser inviable. En particular, después de un corte prolongado en el verano, todos los edificios se calientan, y si la energía se restaura al mismo tiempo, la demanda de las unidades de aire acondicionado solo sería más que la red puede ofrecer. En climas más fríos un problema similar puede ocurrir en invierno con el uso de dispositivos de calentamiento.

En una red grande, el arranque autógeno a menudo involucran iniciar múltiples "islas" de generación (que suministren a las áreas locales de carga), para luego sincronizar y volver a conectar estas islas para formar una red completa. Las centrales eléctricas implicadas tienen que ser capaces de aceptar grandes cambios de paso en la carga cuando se vuelve a conectar la rejilla.

Limitaciones[editar]

No todas las plantas generadoras son adecuados para el arranque autógeno. Las turbinas de viento no son adecuados como base para el arranque autógeno porque el viento puede no estar disponible cuando sea necesario.[3] Los aerogeneradores, las centrales minihidráulicas, o las plantas micro-hidraúlicas, a menudo están conectados a generadores de inducción que son incapaces de proporcionar energía para revitalizar la red. La unidad de arranque autógeno también debe ser estable cuando se opera con la gran carga reactiva de una línea de transmisión larga. Muchas estaciones de conversión de corriente continua de alta tensión (CCAT) no puede operar en un sistema "muerto", ya que requieren la conmutación de alimentación del sistema en el extremo de la carga. Esto no es cierto en los esquemas CCAT basados modulación por ancho de pulsos.[4]

Referencias[editar]

  1. Knight, U.G. Power Systems in Emergencies - From Contingency Planning to Crisis Management John Wiley & Sons 2001 ISBN 978-0-471-49016-6 section 7.5 The 'Black Start' Situation
  2. Philip P. Walsh, Paul Fletcher Gas turbine performance, John Wiley and Sons, 2004 ISBN 0-632-06434-X, page 486
  3. Fox, Brendan et al; Wind Power Integration - Connection and System Operational Aspects, Institution of Engineering and Technology, 2007 ISBN 978-0-86341-449-7 page 245
  4. Beaty, H. Wayne; Fink, Donald G. (ed) Standard Handbook for Electrical Engineers (15th Edition), McGraw-Hill 2007 ISBN 978-0-07-144146-9 page 15-22