Proyecto de la evacuación de un parque eólico de 100 MW

Abstract

El presente proyecto consiste en la evacuación de energía eléctrica de un parque eólico de 100 MW, a través de una subestación transformadora y una línea eléctrica de alta tensión, cuya misión es llevar la energía generada a un centro de seccionamiento propiedad del promotor del parque eólico, para desde ahí verterla en la red de transporte. Este centro de seccionamiento sirve como punto de conexión entre varios parques eólicos, y cuyo alcance queda fuera del proyecto.

La subestación que se diseña en el proyecto es de tipo elevadora, 220/ 30 kV y de tecnología AIS, con el objetivo de elevar la tensión desde las celdas de media tensión a 30 kV, hasta 220 kV, tensión con la cual se conecta con la red de transporte operada por Red Eléctrica de España. Se ha optado por elegir una configuración de barra simple, con dos salidas de línea a 220 kV y dos transformadores, cuya función es elevar la tensión que viene desde el parque a 30 kV. La energía viene de los generadores eólicos, cuya potencia es de 3,83 MW cada uno, a través de cables que colectan esta energía y la llevan a las celdas de media tensión de la subestación. En este proyecto se tienen 27 generadores, y se ha considerado que existen 3 celdas que colectan la energía de 4 molinos, y otras que colectan la energía generada por 5 molinos.

A pesar de que la energía a evacuar es de 100 MW, cada transformador tiene una capacidad de 100 MVA. Se ha optado por esta configuración de dos transformadores con dos salidas de líneas con el objetivo de aumentar la fiabilidad y la flexibilidad de la evacuación de energía, en caso de que algún elemento falle. Esto se debe a que se considera de gran importancia la continuidad de generación de energía y evitar el coste de energía perdida, a través de una mayor inversión. El parque de 220 kV es de tecnología AIS, tipo intemperie, mientras que el parque de media tensión de 30 kV se encuentra en celdas modulares dentro del edificio de control de la subestación. Un elemento clave a comentar también es la arquitectura del sistema de protección de la subestación, en el que se ha considerado un sistema primario y secundario para dar redundancia de coordinación de protecciones.

La línea es de simple circuito y un solo conductor por fase, por lo que se opta por una configuración en tresbolillo, siempre cumpliendo el reglamento establecido por la normativa vigente en España. La tensión a la que se encuentra la línea es de 220 kV, tiene una longitud de 5.012 metros, y utiliza el conductor LA-380 GULL, siendo su inicio el pórtico de la subestación elevadora del parque eólico hasta llegar al centro de seccionamiento mencionado. También dispone de un cable de comunicación a través de fibra óptica OPGW. El trazado de la línea pasa por los municipios de Aguilón y Villanueva de Huerva, y se han comprobado las tensiones y flechas de cada vano con el objetivo de que el conductor no pase el límite de flecha máxima en ningún caso. Por último, también se propone una tabla de tendido de la línea, con la cual se puede conocer la tensión a la que es necesario instalar el cable en función de la temperatura ambiente.

El sistema de evacuación ha demostrado ser consistente y la topología propuesta es debidamente justificada a través de los cálculos realizados.

The present project consists of the evacuation of electrical energy from a 100 MW wind farm, through a transformer substation and a high voltage electrical line, whose mission is to take the energy generated to a sectioning substation owned by the promoter of the wind farm, and from there pour it into the transport network. This sectioning substation serves as a connection point between several wind farms, the scope of which is outside the project.

The substation designed in the project is a 220/ 30 kV elevator type and AIS technology substation, with the objective of raising the voltage from the medium voltage cubicles to 30 kV, up to 220 kV, with which it is connected to the transmission grid operated by Red Eléctrica de España. It was decided to choose a single bus configuration, with two 220 kV line outputs and two transformers, whose function is to raise the voltage coming from the park to 30 kV. The energy comes from the wind generators, each with a power of 3.83 MW, through cables that collect this energy and take it to the medium voltage cells of the substation. In this project there are 27 generators, and it has been considered that there are 3 cells that collect the energy from 4 mills, and others that collect the energy generated by 5 mills.

Although the energy to be evacuated is 100 MW, each transformer has a capacity of 100 MVA. This configuration of two transformers with two line feeders has been chosen in order to increase the reliability and flexibility of the energy evacuation, in case any element fails. This is due to the fact that the continuity of energy generation is considered to be of great importance and to avoid the cost of lost energy through greater investment. The 220 kV switchyard is AIS technology, outdoor type, while the 30 kV medium voltage park is located in modular cubicles inside the substation control building. A key element to comment on is also the architecture of the substation protection system, in which a primary and secondary system has been considered to provide redundancy of protection coordination.

The line is simple circuit and only one condcutor per phase, so it is opted for a configuration in staggered, always complying with the regulations established by the regulations in force in Spain. The line has a voltage of 220 kV, a length of 5,012 metres, and uses the LA-380 GULL conductor, starting with the gantry of the wind farm's elevating substation up to the aforementioned sectioning centre. It also has an OPGW fiber optic communication cable. The line runs through the municipalities of Aguilón and Villanueva de Huerva, and the stress and arrows of each span have been checked so that the driver does not exceed the maximum arrows in any case. Finally, a line laying table is also proposed, with which it is possible to know the tension at which it is necessary to install the cable depending on the ambient temperature.

The evacuation system has proven to be consistent and the proposed topology is duly justified through the calculations performed.