La regulación primaria es un mecanismo para contrarrestar las oscilaciones de un sistema de generación de energía eléctrica.
Así se observa un evento de frecuencia, donde se muestra la variación de la misma, como resultado de una operación no adecuada, que puede provocar estragos no deseados dentro de un sistema eléctrico de potencia.
La regulación primaria en los sistemas de generación de energía eléctrica a nivel global tiene como función particular corregir los desequilibrios instantáneos entre la generación y la carga; ésta debe ser aportada a los sistemas eléctricos de potencia mediante la variación de potencia de los generadores en forma inmediata y autónoma por la actuación de los reguladores de velocidad de las turbinas, como respuesta a los cambios de frecuencia del sistema.
En respuesta a los movimientos, en todo un sistema eléctrico de potencia, el control primario es el más rápido para actuar, que debe operar en un margen de tiempo entre 2 y 10 segundos.
La potencia de regulación, como respuesta a las variaciones del sistema, está asociada a las exigencias del operador macro del SEP, mediante el mecanismo de verificación de la prestación de la regulación primaria. Fundamentalmente, por cumplimiento de compromisos que se adoptan o las reglas de juego de cómo deben operarse los sistemas de generación de un área o región y poder así, entregar energía de calidad y operación sostenible de los sistemas eléctricos de potencia.
En la actualidad, dada la extensión geográfica alcanzada por los modernos sistemas eléctricos de potencia y la variedad de instituciones involucradas, se ha dividido las áreas para ofrecer mayor facilidad en la gestión técnica y económica que redunde en mejor estabilidad del mismo.
El generador sincrónico como componente regulador de potencia, es el elemento básico para ejercer control de frecuencia en un sep.
A continuación, un esquema básico de un generador sincrónico acoplado a una turbina que puede ser impulsada por vapor, agua, gases etc., donde la válvula de admisión, permite regular el flujo que mueve la turbina, permitiendo aporte de potencia mecánica, donde también se involucran las principales variables que participan en el control de frecuencia.
Cuando se incluye al sistema de control la corrección de la frecuencia mediante la velocidad del eje de la turbina, es más fácil de procesar la frecuencia eléctrica del generador. La variable sobre la que actúa el regulador de velocidad, es siempre la válvula de admisión de la turbina. Otros elementos que pueden estar presentes en un sistema de generación de energía eléctrica, son los enlaces de corriente continua, los transformadores desfasados y los sistemas electrónicos FACTS (Sistema de Transmisión Flexible en Corriente Alterna), son menos frecuentes para el uso en generadores sincrónicos.
Para la regulación primaria, es posible modificar la potencia de referencia en el generador, induciendo una consigna de potencia en el lazo de regulación primaria, de esta manera, cualquier variación de la referencia de la potencia se traduce en un cambio en la apertura de la posición de la válvula de admisión y por tanto, en una variación de la potencia de salida del generador.
El resultado de la regulación primaria en un sistema eléctrico ante un incremento positivo de carga, despreciando las pérdidas, puede resumirse del siguiente modo:
- La frecuencia decrece debido al estatismo de los generadores
- La demanda desciende ligeramente debido a la caída de la frecuencia
- La generación aumenta hasta compensar el incremento de la demanda inicial
En pocas palabras, una máquina sincrónica con características para participar en la corrección de eventos de frecuencia debe tener la suficiente capacidad de reserva rodante y así, garantizar el cumplimiento de regulación primaria, como mecanismo de corrección de oscilaciones, ante la dinámica de los sistemas eléctricos de potencia.
Autor: Iván Altamar, docente del Máster en Ingeniería Eléctrica Aplicada de EADIC.
