Diseño de las instalaciones eléctricas de alta tensión de un parque eólico, incluyendo líneas y cabinas de 20 KV y subestación de evacuación de 45 KV, 35 MVA

Abstract

Un proyecto de estas características comienza con el estudio del emplazamiento, selección de aerogenerador y su disposición, quedando el estudio de estas selecciones al margen del proyecto pero que se describe a grandes rasgos. A continuación, siendo lo que constituye el núcleo principal del proyecto, se diseña las instalaciones eléctricas: la interconexión de los aerogeneradores, su conexión con la subestación, el diseño de la propia subestación elevadora y su conexión a la red. Tras la elección de aparamenta y dispositivos atendiendo a la normativa y diseño eléctricos, se realiza un presupuesto del parque, así como los pliegos de condiciones generales y particulares. Desarrollo del proyecto En el proyecto se han desarrollado las instalaciones eléctricas de un parque eólico atendiendo a la normativa vigente. El parque eólico objeto del proyecto está ubicado en el municipio de Alfoz de Quintanadueñas, en la provincia de Burgos, y está constituido por 15 aerogeneradores de 2 MW de potencia unitaria, lo que supone una potencia total instalada de 30 MW. La configuración empleada para evacuar la energía es de tipo radial, formado por dos hileras que se ramifican, teniendo 7 y 8 aerogeneradores en cada rama y respetándose las distancias mínimas fijadas en las normativas, tanto entre cada uno de ellos, como las distancias a los núcleos urbanos y edificaciones. Cada uno de los aerogeneradores tiene en el interior de la torre un transformador seco que eleva la tensión de generación (690 V) a la tensión de la red subterránea de evacuación de 20 kV. Asimismo, en el exterior de la base de cada uno de estos aerogeneradores, se instalará un quiosco que albergará las celdas blindadas que contienen los elementos de protección (seccionadores, interruptores, etc.) que permitirán realizar maniobras y/o tareas de mantenimiento de forma segura, así como otros elementos de control y medida. Desde estos centros de transformación, una red subterránea llevará la potencia producida por los aerogeneradores hasta la subestación. Ésta red se diseña según diferentes criterios: máxima intensidad admisible, caída de tensión y máxima intensidad de cortocircuito admisible. También se considera el criterio de pérdidas de potencia aunque se trate de un criterio económico. Se diseña también la propia subestación en la que se eleva la tensión desde los 20 kV de la red subterránea de media tensión hasta los 45 kV de la red de transporte a la que se conectará el parque, mediante un transformador de 35 MVA, potencia suficiente para evacuar los 30 MW producidos por los aerogeneradores. Consiste en una subestación de configuración de simple barra con una zona en interior, el edificio de control, donde se encuentran las celdas de media tensión, los servicios auxiliares, etc., y otra a la intemperie donde se encuentra el transformador elevador 45/20 kV y un módulo híbrido compacto PASS, que protegerá las instalaciones, así como autoválvulas. El proyecto recoge también la red de tierras del parque eólico: los aerogeneradores, la red de media tensión y la subestación, para limitar las tensiones de paso y de contacto, teniendo el cuenta la intensidad de defecto, diferentes sistemas de puesta a tierra, etc.) seleccionando la configuración más económica respetando siempre los valores de seguridad.Tras el diseño de las instalaciones eléctricas del parque, se elaboran los pliegos de condiciones generales y técnicas y particulares, así como el presupuesto del parque

A project of these characteristics starts with the study of the location, determining the wind turbines to install and their distribution in ground, which will not be specified in this project but roughly described. Next step, which is the main core of the Project, is the design of the electrical system installations: how the wind turbines are connected to each other, their connection to the substation, the design of the substation and its connection to the electrical grid. After choosing the necessary devices and switchgear having into account the legal regulations and electrical design restrictions, a budget of the wind farm is made and also documents about the General Terms and Conditions and also Technical Specifications document. Project development In the project, all electrical characteristics of a wind farm had been developed attending to the current legal framework. The wind farm subject of this project is located in the municipality of Alfoz de Quintanadueñas, in the Province of Burgos, and it is equipped with 15 wind turbines of 2 MW unit capacity, which means a total of 30 MW installed power. The network configuration used in the wind farm is a radial configuration, arranging the wind turbines in two lines that branch off, having seven or eight wind turbines in each line. The placement of the wind turbines has been made taking into account the minimum distances between each other and distances from residential premises. A dry type transformer is installed inside each wind turbine which will raise the generating voltage (690 V) to the underground transmission lines’ voltage, 20 kV. In the same way, each wind turbine will have a kiosk next to its base which will contain the enclosed switchgear (switch-disconnectors, circuit breakers, etc.) that will allow to make any operations needed and maintenance tasks in a safe way. It will also contain control and measuring devices. From each transformation center, an underground power transmission network will bring the power produced by the wind turbines to the substation. This network is designed following different criteria: maximum current flow allowable, maximum voltage drops and maximum short-circuit current allowable. It will also be considered the criterion of power loss although this parameter is just an economic criterion. The substation will raise the voltage from 20 kV of the underground power transmission network to 45 kV of the power grid where the generated power will be evacuated by the use of a transformer of 35 MVA, which is power enough to evacuate the 30 MW produced by the wind turbines. The substation configuration is single busbar in both voltage sides. It has an outdoor part and an indoor part. The indoor part consists on the control building where the medium-voltage modules, the auxiliary services, etc. will be installed. In the outdoor part consists on the 45/20 kV step-up transformer, a hybrid compact switchgear PASS, that will provide protection to the network, and surge arresters. The Project also includes the wind farm’s earthing network: from the wind turbines, the underground power transmission network and the substation, in order to limit the forward and contact voltage, bearing in mind the earth fault current, different earthing systems, etc.), choosing the configuration that results the most economic respecting all security values. After designing all electrical aspects of the wind farm, a detailed budget is developed and also documents about the General Terms and Conditions and a Technical Specifications document.