31.6 : Control del regulador de turbina

El control de la turbina-regulador es crucial para mantener la estabilidad del sistema eléctrico al equilibrar la potencia mecánica de salida de la turbina con la demanda de carga eléctrica. Este mecanismo garantiza que la frecuencia del generador y la velocidad del rotor se encuentren dentro de límites aceptables durante las variaciones de carga. Las unidades de turbina-generador almacenan energía cinética debido a sus masas rotatorias; esta energía se libera para satisfacer los requisitos de carga cuando esta aumenta. El par eléctrico de las turbinas aumenta para satisfacer la demanda, mientras que el par mecánico permanece constante inicialmente, lo que provoca una desaceleración de la turbina-generador, una caída en la velocidad del rotor y una caída correspondiente en la frecuencia eléctrica.

La frecuencia del generador sirve como señal de control para la potencia mecánica de salida de la turbina. La relación frecuencia-potencia en estado estable muestra que los cambios en la potencia mecánica de salida de la turbina son proporcionales a la desviación de frecuencia y a los cambios en los parámetros de potencia de referencia. La constante de regulación es la pendiente de la relación entre la desviación de frecuencia y el cambio en la potencia mecánica de salida, expresada normalmente en Hz/MW, con un valor estándar de 0,05 por unidad.

Un diagrama de bloques de regulador de turbina incluye un bloque de constante de regulación que convierte la desviación de frecuencia en un cambio de potencia de salida, un bloque de retardo de tiempo que modela los retrasos asociados al regulador y limitadores de potencia de entrada y salida de referencia de velocidad.

En el caso de las turbinas eólicas, la potencia de salida se controla modificando el ángulo de paso de las palas. Cuando la potencia eólica supera la capacidad nominal, se inclinan las palas para limitar la potencia mecánica. En el caso de las turbinas eólicas de tipo 3 y tipo 4, el control del paso implica medir la velocidad de la turbina, combinar señales para la velocidad deseada, la potencia de salida eléctrica y la potencia de consigna, y ajustar el ángulo de las palas para mantener la potencia de salida deseada.

Un control eficaz del regulador de turbina garantiza el funcionamiento estable del sistema de energía al equilibrar la potencia mecánica con la carga eléctrica, mantener la velocidad del rotor y la frecuencia del generador y proporcionar respuestas rápidas a los cambios de carga para evitar la inestabilidad.