La red colectora es el conjunto de circuitos de cable de media tensión que une las estaciones de transformación de una planta solar con la subestación colectora o elevadora. Cada circuito sale de una celda con interruptor y relé en la subestación y recorre varias estaciones, que entran y salen del cable con las celdas de su RMU. Se arma en radial o en anillo abierto. Una falla en un cable la despeja el interruptor del circuito en la subestación; los seccionadores bajo carga de las estaciones sirven para aislar el tramo dañado y volver a energizar el resto.
Qué es la red colectora
En una planta solar de gran escala, cada bloque de módulos termina en una estación de transformación con un transformador elevador que sube la energía a media tensión. La red colectora son los circuitos de cable de media tensión, normalmente subterráneos, que unen esas estaciones con la subestación colectora. Allí, en las plantas grandes, un transformador eleva la media tensión a la de la red del operador; en las pequeñas, la barra colectora se conecta directamente a la red de media tensión con una celda de conexión. La subestación se describe en subestación elevadora de una planta solar.
La potencia recorre la red colectora en un solo sentido durante el día: de las estaciones hacia la subestación. De noche, la red colectora queda energizada desde la subestación y alimenta las pérdidas en vacío de los transformadores y los servicios auxiliares de las estaciones.
Cómo se lee el unifilar de una planta
Un unifilar de planta solar se lee desde la red hacia el campo, en el orden en que se energiza:
- 01Punto de conexiónBahía o celda de conexión con la protección de interconexión y la medida de frontera
- 02Transformador elevador principalPasa de la tensión de la red a la media tensión de la planta, si la conexión es en alta tensión
- 03Barra colectoraCeldas de los circuitos colectores, cada una con interruptor y relé, más servicios auxiliares y puesta a tierra
- 04Circuitos colectoresCables de media tensión que recorren varias estaciones de transformación
- 05EstacionesCeldas de cable para entrar y salir del circuito y celda del transformador con interruptor y relé
- 06BloqueTransformador de la estación, cuadro de baja tensión e inversores
En la estación, la RMU se nombra por sus celdas. Gamesa, por ejemplo, publica las configuraciones 0L1V, 1L1V y 2L1V: L es una celda de línea (cable) y V una celda de interruptor para el transformador. La celda opcional de la MV Power Station de SMA tiene dos celdas de cable con seccionador bajo carga y una celda de transformador con interruptor. Una estación con dos celdas de cable está en mitad del circuito; una con una sola celda de cable es la última del circuito o está conectada en derivación.
Configuraciones de la red colectora
Radial en cadena. El circuito sale de la subestación y entra y sale de una estación a la siguiente hasta la última, que tiene una sola celda de cable. Es el arreglo más simple; una falla en cualquier tramo deja sin servicio todo el circuito hasta que se aísla el tramo. Es el equivalente en media tensión de la configuración radial.
Anillo abierto. Dos circuitos salen de la barra colectora, recorren sus estaciones y se unen en un punto abierto: una celda de cable que se mantiene abierta en servicio normal. Opera como dos radiales, pero ante la falla de un tramo permite aislarlo y volver a alimentar las estaciones que quedaron del otro lado desde el circuito vecino, si el cable tiene capacidad para la potencia de las dos ramas. La operación, las fallas y los enclavamientos de este arreglo están en anillo abierto de media tensión, y la secuencia de mover el punto abierto se puede practicar en el simulador de maniobras y, con las estaciones de una planta solar, en el simulador de maniobras de una planta solar con estaciones en anillo.
Radial con varias ramas. Un mismo circuito puede abrirse en ramas desde una estación con más celdas de cable. Cada rama suma estaciones al mismo interruptor de la subestación, y todas comparten su suerte ante una falla.
La elección depende del número de estaciones, de la distancia, de la potencia de cada circuito y de cuánto vale para el proyecto recuperar rápido la energía de un tramo sano. Es una decisión de ingeniería primaria con su estudio de cortocircuito, de flujo de carga y de selección de cables.
Protección y selectividad
- Interruptor del circuito en la subestación. Su relé, normalmente de sobrecorriente de fases y de tierra, protege el cable y es el que despeja las fallas en la red colectora. Las celdas de cable de las estaciones son seccionadores bajo carga, o conexión directa del cable sin aparato, como la ofrece Huawei; en ningún caso interrumpen cortocircuitos.
- Celda del transformador en cada estación. Su interruptor de vacío y su relé 50/51, 50N/51N protegen el transformador de la estación. Ante una falla dentro del transformador, debe abrir esa celda y no el circuito completo: los ajustes de la estación deben ser selectivos con los del circuito. El relé de esta celda se describe en relé de la celda de transformador.
- Aporte de los inversores. Ante una falla en la red colectora, la mayor parte de la corriente viene de la red a través de la subestación. Los inversores aportan una corriente limitada por su control, y se desconectan según sus ajustes de tensión y frecuencia.
- Indicadores de paso de falla en las celdas de cable ayudan a ubicar el tramo fallado antes de maniobrar.
La falta de selectividad, cuando abren el circuito y la estación a la vez o varios circuitos por una sola falla, suele venir de ajustes copiados entre estaciones o de curvas que no se verificaron en conjunto. El estudio de coordinación de protecciones de la planta incluye las celdas de las estaciones.
Neutro y falla a tierra en la red colectora
Las estaciones cuyo transformador tiene el triángulo del lado de media tensión, como los grupos Dy11y11 que publican varios fabricantes, no aportan neutro a la red colectora. La referencia a tierra de esa red se crea en la subestación con un transformador de puesta a tierra o con la estrella aterrizada del transformador principal, y de ella depende que las protecciones de tierra vean la falla. El detalle de las mallas y de las conexiones a tierra está en puesta a tierra de una planta solar.
Hay una condición que la ingeniería revisa siempre: si el interruptor de un circuito abre durante una falla a tierra y algunos inversores siguen conectados un instante, ese tramo queda sin referencia a tierra. Las fases sanas suben hacia la tensión entre fases hasta que los inversores se desconectan. Se cubre con la desconexión de los inversores, con detección de tensión de secuencia cero (59N) y con el nivel de aislamiento de cables y descargadores.
Cables y empalmes
La red colectora es, en metros, la mayor parte de la media tensión de la planta. Los puntos débiles son los de siempre: empalmes y terminales mal ejecutados, pantallas mal puestas a tierra y daños mecánicos durante el tendido. Por eso cada circuito se prueba antes de energizar, tramo por tramo, con las pruebas de diagnóstico de cables que exija la especificación del proyecto. Las pantallas de los cables, además, unen las mallas de tierra de las estaciones con la de la subestación.
Le ayudamos con su red colectora
Nuestro equipo hace la ingeniería primaria de redes colectoras de plantas solares: unifilar, configuración de circuitos, selección de celdas, puesta a tierra del neutro y criterios de protección, con los estudios de cortocircuito y coordinación que la sustentan. Este trabajo lo hacemos a distancia, sin desplazamientos. Conozca el servicio de ingeniería primaria o escríbanos con la potencia de la planta y el número de estaciones.
Guías relacionadas
- Estación de transformación solar (skid): qué es y partes
- Transformador elevador de planta solar (inverter duty)
- Puesta a tierra de una planta solar y de sus estaciones
- Relé de la celda de transformador: autoalimentado o auxiliar
- Anillo abierto de media tensión
- Subestación elevadora de una planta solar
- Transformador de puesta a tierra
- Estudio de cortocircuito
Referencias
- Gamesa Electric, ficha técnica Proteus PV Stations (configuraciones de celda 0L1V, 1L1V y 2L1V).
- SMA, ficha técnica MV Power Station 2660-S2 / 2800-S2 / 2930-S2 / 3060-S2 (celda de dos cables con seccionador bajo carga y celda de transformador con interruptor).
- Huawei, especificaciones técnicas JUPITER-9000K-H0 / STS-6000K/3000K-H1 Smart Transformer Station.
- Sungrow, ficha técnica MVS6400-LV.
- IEC 62271-200: aparamenta bajo envolvente metálica de corriente alterna de más de 1 kV y hasta 52 kV.
- IEC 62271-103: interruptores-seccionadores de alta tensión de más de 1 kV y hasta 52 kV.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la red colectora de una planta solar?
Es la red de media tensión interna de la planta. Recoge la energía de cada estación de transformación y la lleva por circuitos de cable hasta la subestación, donde un transformador la eleva a la tensión de la red del operador o donde se conecta directamente a una red de media tensión.
¿Por qué las celdas de cable de las estaciones no despejan una falla en el cable?
Porque, según las fichas de los fabricantes, son seccionadores bajo carga, que abren la corriente de carga pero no un cortocircuito, o una simple conexión directa del cable. La falla la despeja el interruptor del circuito en la subestación. Con el circuito ya abierto, esos seccionadores permiten aislar el tramo dañado y volver a energizar las estaciones sanas.
¿Cómo se pone a tierra una red colectora si los transformadores de las estaciones están en triángulo del lado de media tensión?
La referencia a tierra la da la subestación: el devanado de media tensión en estrella aterrizada del transformador elevador principal o un transformador de puesta a tierra conectado a la barra colectora. Sin esa referencia, una falla a tierra produce poca corriente y las fases sanas suben hacia la tensión entre fases.