Resonancia Subsincrona

1.3 Conceptos generales

Una condición de red que refleja directamente el problema en la parte mecánica del turbogenerador es la aplicación de compensación serie, en el sistema de transmisión [5, 6, 7]. En esta sección se presentan los conceptos que permitirán tener un enfoque básico del problema de RSS e ITSS.
1.3.1 Modos resonantes en un sistema de corriente alterna
Existen tres tiposgenerales de modos resonantes en redes de transmisión c.a- compensadas en serie [5, 7]:
1.3.1.1 Resonancia con capacitor en paralelo
Esta resonancia existe sobre todo el sistema de transmisión implicando intercambio de energía entre el capacitor en paralelo (línea cargada más algún corrector de factor de potencia o compensador estático de VARS) y la inductancia serie de las líneas y los generadores.1.3.1.2 Resonancia con capacitor en serie
Esta resonancia implica intercambio de energía entre los capacitores serie y las inductancias en serie de las líneas y los generadores. La frecuencia de esta resonancia puede incrementarse desde cero hasta tanto como se incremente la compensación [5, 7].
1.3.1.3. Resonancia con reactor en paralelo

Esta resonancia implica cambios de energía entrereactores en paralelo en las estaciones intermedias de la línea, y los capacitores serie. La frecuencia de este tipo de oscilaciones puede variar desde pocos Hertz hasta 20 Hz, dependiendo de la cantidad de compensadores en serie y de los reactores en paralelo. La frecuencia más alta probablemente ocurre durante periodos de carga mínima, donde se aplica la máxima compensación en paralelo. Este modotiene un amortiguamiento bajo, ya que las pérdidas son suministradas principalmente por la resistencia de la línea y el reactor [5, 7].
1.3.1.4 Resonancia subsíncrona

La resonancia subsíncrona es el término con el cual se hace referencia a fenómenos originados por el intercambio de energía durante los transitorios subsiguientes a cambios de estado en un sistema de potencia entre una omás unidades de generación y la red de transmisión compensada [1, 5, 7]. Existen tres tipos de fenómenos asociados a la resonancia subsíncrona:

1. La ITSS, que se produce cuando las corrientes asíncronas de la red ocasionan la excitación de un modo natural de oscilación del eje de la máquina [1].
2. La amplificación del par, que es consecuencia de la descarga de cantidades grandes deenergía almacenada en los capacitores a través del generador y del sistema mecánico de la unidad turbogeneradora.
3. La primera respuesta al efecto del generador de inducción, son corrientes asociadas a la velocidad asíncrona de magnitud creciente en los devanados del estator, mientras que para los otros dos efectos, se caracterizaran las respuestas por un régimen de oscilaciones que reducenel amortiguamiento del par mecánico en el eje [7].

Las consecuencias de la RSS sobre un turbogenerador pueden llegar a ser muy graves. En particular sobre los modos torsionales, ya que estos pueden ser excitados con frecuencias provenientes de la red de transmisión y entrar en resonancia, en otras palabras, se reduciría el nivel de amortiguamiento natural en la flecha, lo que es muypeligroso, ya que, por la naturaleza de las oscilaciones que se producen, el eje se verá sometido a esfuerzos torsionales ante los cuales no tiene la misma resistencia que con los esfuerzos normales unidireccionales [1, 5, 7]. Estas oscilaciones subsíncronas con frecuencias menores a la frecuencia síncrona, se encuentran en el rango de 10-50 Hz y resultan de interacciones mecánicas entre la masa deturbinas individuales y el generador acoplado en la misma flecha, generalmente de gran longitud.

Las interacciones mecánicas resultante, están eléctricamente acopladas con el sistema a través del rotor del turbogenerador. Este fue el principal problema que provoco el daño físico que se presentó en la flecha del grupo del turbogenerador de la planta Mohave de la Southern California Edison, en...