Tesis:
Desarrollo de un nuevo sistema de des-excitación rápida para máquinas síncronas de alta potencia con excitación brushless.
- Autor: REBOLLO LOPEZ, Emilio
- Título: Desarrollo de un nuevo sistema de des-excitación rápida para máquinas síncronas de alta potencia con excitación brushless.
- Fecha: 2015
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: AUTOMATICA, INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA E INFORMATICA INDUSTRIAL
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: BLAZQUEZ GARCIA, Francisco
- Director/a 2º: PLATERO GAONA, Carlos Antonio
- Resumen: El objeto de esta tesis es el estudio, desarrollo, y puesta en servicio de un sistema dentro del equipo de excitación de las máquinas síncronas de gran potencia con excitación indirecta. Dicho sistema, conocido como High Speed Brushless De-excitation System, se centra en resolver la principal desventaja que presentan las máquinas sin escobillas (brushless), buscando acelerar el proceso de supresión del campo magnético en el entrehierro del generador principal en caso de falta. En máquinas con excitación indirecta una falta bifásica o trifásica antes del interruptor de grupo provoca graves daños al generador principal. El sistema que se presenta se centra en minimizar los daños en el estator del generador, acelerando la extinción de la corriente de campo mediante el control de una resistencia de descarga rotativa. Anteriormente, los principales fabricantes han intentado resolver este problema mediante patentes reflejadas en el estado del arte (ABB, Siemens, Westinghouse). El sistema de control implementado gobierna un conjunto de semiconductores de potencia, que actúan como un interruptor en paralelo con la resistencia de descarga, de manera autónoma sin recibir ni señales, ni alimentación, de la parte fija de la instalación, discerniendo si se debe insertar la resistencia de descarga durante la regulación. En el trabajo presentado se ha desarrollado la patente propiedad de la Universidad Politécnica de Madrid y licenciada a Alstom Renovables (P200900468) con fecha 20 de julio de 2011. Desde esa fecha se ha colaborado activamente en el estudio, desarrollo, pruebas, fabricación y puesta en servicio en grupos reales de generación. Es importante destacar que existen infinidad de ideas, artículos en revistas científicas y patentes que, pese a ser excelentes aportaciones, no llegan a tener una aplicación real industrial debido a que, o bien no se ha realizado la transferencia de conocimiento a la empresa, o bien, su implementación real no es posible en máquinas de gran tamaño. Realmente en este caso sí se ha conseguido alcanzar el hito de instalar el sistema desarrollado en una central de generación con la garantía de un funcionamiento real de más de 10000 horas. Inicialmente, el documento realiza una exposición de los diferentes sistemas de excitación utilizados hasta la actualidad y de las técnicas implementadas para acelerar el transitorio de desexcitación de generadores síncronos. Posteriormente, se desarrolla el nuevo sistema de desexcitación rápida analizando el principio de funcionamiento y sus componentes. Del mismo modo, se incluyen las pruebas más importantes realizadas en la plataforma de pruebas del proyecto (15 MVA, 13 kV y 1000 rpm) y se detalla la puesta en servicio de los dos primeros grupos en los que se ha instalado el sistema (2 x 20 MVA, 11 kV y 250 rpm). Las pruebas realizadas en el generador utilizado como banco de ensayos han permitido desarrollar y optimizar el sistema hasta dotarlo de la fiabilidad requerida. De forma específica se ha estudiado el comportamiento de todos los componentes independientemente y, posteriormente, se han realizado pruebas tanto en vacío, como ante cortocircuito consiguiendo disminuir la energía disipada durante el transitorio en más de diez veces. Para concluir, se añaden otros dos capítulos en los que se maneja una variante del sistema para máquinas con muy baja tensión de campo, así como las protecciones específicas desarrolladas para supervisar el correcto funcionamiento del sistema. Por último, se exponen las conclusiones del trabajo realizado y las líneas futuras de investigación.