Resonancia Sub Sincrona

UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO INDUSTRIAL

PROYECTO FIN DE CARRERA

ESTUDIO DE LA RESONANCIA
SUBSÍNCRONA

Alumna: Mercedes Vallés Rodríguez
Director: Luis Rouco Rodríguez
MADRID, junio de 2009

Autorizada la entrega del proyecto al alumno:
Mercedes Vallés Rodríguez

EL DIRECTOR DEL PROYECTO
Luis Rouco Rodríguez
Fdo:Fecha:

Vº Bº del Coordinador de Proyectos
Tomás Gómez San Román

Fdo:

Fecha:

Resumen

iii

Resumen
ESTUDIO DE LA RESONANCIA SUBSÍNCRONA
En este proyecto se analiza el fenómeno de la resonancia subsíncrona y el problema
de estabilidad en el que se engloba, que es el de la estabilidad de ángulo y las
oscilaciones electromecánicas en los sistemas de energía eléctrica.
Los rotoresde los generadores síncronos experimentan oscilaciones naturales poco
amortiguadas de frecuencia próxima a 1 Hz cuando se produce una perturbación,
como un cortocircuito en la red eléctrica a la que está conectada o una variación en la
potencia mecánica suministrada por la turbina o en la excitación del generador. La
causa de posibles inestabilidades en esta clase de oscilaciones es de tipoeléctrico.
Otro tipo de modos oscilatorios poco amortiguados que se superponen a las
anteriores son las oscilaciones torsionales que tienen lugar en el mismo eje de un
generador. El rotor de un turbogenerador, accionado por turbinas de vapor, es un
sistema mecánico muy complejo formado por varios elementos de grandes
dimensiones acoplados a lo largo de su eje. Su aproximación por un conjunto demasas
concentradas acopladas elásticamente permite determinar los modos oscilatorios
torsionales que se presentan de forma natural en el mismo ante la ocurrencia de
perturbaciones. Dichos modos presentan frecuencias naturales en el rango
subsíncrono, esto es, inferiores a la frecuencia fundamental del sistema.
Relacionada con los anteriores, la resonancia subsíncrona es un fenómeno deinestabilidad en generadores síncronos que afecta a los modos eléctricos o mecánicos
del sistema que se encuentran en el rango de frecuencias inferiores a la de sincronismo.
Se produce por una interacción de los sistemas eléctrico y mecánico asociados al
generador síncrono que implica un intercambio de energía entre el generador y la red a
una o más frecuencias naturales del sistema por debajo de lafrecuencia fundamental.
La situación más común en la que se puede presentar la resonancia subsíncrona es
en turbogeneradores que estén conectados al sistema a través de líneas con
condensadores en serie. La compensación serie se utiliza para reducir la reactancia
inductiva de la conexión de un generador a una red cuando la longitud de las líneas de

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conexión es muy grande.En una situación así, la resonancia subsíncrona puede ocurrir
cuando la frecuencia complementaria a la natural de oscilación de la línea, debida a la
presencia del condensador, está próxima a alguna de las frecuencias naturales de las
oscilaciones torsionales del rotor del turbogenerador.
La interacción electromecánica que el fenómeno implica puede producir
oscilaciones inestables en losmodos torsionales del eje del turbogenerador y también
en las magnitudes eléctricas del sistema. Otras causas de oscilaciones subsíncronas
inestables pueden ser también los sistemas de regulación del generador interactuando
con la red o el sistema mecánico de su eje. Se pueden distinguir tres mecanismos por
los que el generador puede interactuar con el sistema provocando resonancia
subsíncrona:el efecto generador de inducción, interacción torsional y pares
transitorios, pero siempre se trata de una interacción de una resonancia eléctrica o la
acción de reguladores del sistema eléctrico con las oscilaciones torsionales de un eje.
El objetivo del presente proyecto ha sido el desarrollo de modelos de cálculo
detallados para la realización de simulación en el tiempo de grandes...