Curso de Especialización Sistemas

Universidad Nacional Autónoma de México Centro de Investigación en Energía Curso de Especialización

Centro de Investigación en Energía, UNAM

Sistemas

16 a 20 de enero de 2012, Oaxtepec, Morelos

ESPECIFICACIÓN CFE G0100-04 Interconexión a la red eléctrica de baja tensión de sistemas fotovoltaicos con capacidad hasta 30 kW


Contenido de la Especificación 1.- Objetivo 2.- Campo de aplicación 3.- Normas que aplican 4.- Definiciones 5.- Simbología y abreviaturas 6.- Especificaciones técnicas 7.- Condiciones de Operación 8.- Condiciones de seguridad industrial 9.- Marcado 10.- Control de Calidad 11.- Información técnica 12.- Bibliografía


OBJETIVO

 Definir los Requerimientos para el diseño e instalación de sistemas fotovoltaicos interconectados con la red eléctrica (SFV-IR).  Garantizar la calidad de la energía en la red.  Garantizar la integridad física y operacional de la red eléctrica y de los SFV-IR.

 Garantizar la seguridad del personal.


CAMPO DE APLICACIÓN

Interconexión a la red eléctrica de baja tensión de SFV con capacidad hasta 30 kW, los cuales pueden estar instalados en viviendas individuales, inmuebles comerciales, escuelas y edificios públicos.

La especificación considera únicamente SFV-IR que utilizan inversores estáticos (estado sólido) para la conversión de corriente directa (CD) a corriente alterna (CA)


Normas que aplican  NOM-001-SEDE-2005: Instalaciones Eléctricas (utilización).  NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de Medida.  IEC 61173-1992 Overvoltage Protection for Photovoltaic (PV) Power Generating Systems – Guide.

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Definiciones a considerar Celda FV o celda solar

Módulo FV Conexión de Celdas FV’s

+


_ Conexión de la celda

Cables y conexiones eléctricas, dispositivos de protección (diodos de bloqueo, fusibles, interruptores, desconectores, varistores, dispositivos contra fallas a tierra, etc), sistema de tierra,: Todos ellos diseñados y elegidos de acuerdo a la NOM 001SEDE 2005.

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Diagrama a bloques de un SFV-IR

Configuración Eléctrica para el GFV


Sistema aterrizado (negativo a tierra)

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Configuración Eléctrica para el GFV


Sistema no aterrizado (en flotación)

Mismos Dispositivos de protección que en la línea (+).

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Tensión de Interconexión La conexión eléctrica del SFV-IR se debe realizar en la red de distribución de baja tensión, dependiendo de la tensión de servicio. Las tensiones de distribución para servicio doméstico de la CFE son:

 127 V para sistemas monofásicos a 2 hilos;  120 V/240 V para sistemas monofásicos a 3 hilos, y

 220 V/127 V para sistemas trifásicos de 4 hilos. 10

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Número de fases El número de fases en la salida del INVERSOR del SFV-IR depende de las características de la carga del usuario y por consecuencia, del servicio que proporcione la CFE al usuario, el cual lo clasifica de acuerdo a la potencia contratada.  Servicio monofásico a 2 hilos a consumidores no mayores de 5 kW;  Servicio monofásico a 3 hilos o bifásico a 3 hilos a consumidores entre los 5 kW y 10 kW, y  Servicio trifásico a consumidores mayores de 10 kW. Con base en dichos criterios se debe emplear:  INVERSOR monofásico si la potencia nominal del SFV-IR no excede de 10 kWp  INVERSOR trifásico si la potencia nominal del SFV-IR es superior a 10 kWp. La interconexión de SFV-IR monofásicos menores a 10 kW en instalaciones eléctricas trifásicas (ya sea entre fases o de fase a neutro) es factible siempre y cuando se cumplan satisfactoriamente los requisitos eléctricos establecidos en este documento 11

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Generador fotovoltaico (GFV) Unidad generadora capaz de convertir la radiación solar incidente directamente en energía eléctrica en forma de corriente directa. Está constituido por la integración eléctrica y mecánica de los siguientes componentes:

a) Módulos fotovoltaicos b) Cajas de conexión c) Cables y conexiones eléctricas d) Dispositivos de protección e) Sistema de tierras f) Estructuras de montaje


Subsistema de acondicionamiento de potencia: Inversor Dispositivo electrónico que convierte la energía de CD del GFV en energía de CA para sincronizarse a la red.

El subsistema puede estar constituido por uno o más inversores. Además de la conversión de energía, en este subsistema se pueden incluir funciones de: • Protecciones • Filtros para armónicos • Compensación de Factor de Potencia

• Aislamiento • Debe tener comportamiento antiisla • Transformador de aislamiento (galvánico).


Interfaz con la red La interfaz interconecta a la salida del inversor con la carga local de CA del inmueble y con el sistema eléctrico de distribución, permite al SFV operar en paralelo con la red, para que la energía pueda fluir en uno u otro sentido entre la red y la interfaz. Puede tener las siguientes funciones: 

Distribución de la CA que fluye entre el sistema de condicionamiento de potencia, la carga local y la red.

 Medios de desconexión para seguridad y mantenimiento.  Medición de flujos de energía entre el sistema, la carga local y la red.  Protecciones para el sistema de CA que no sean proporcionadas por el inversor.


Subsistema de control y monitoreo Lo conforman los circuitos lógicos y de control que supervisan la operación general del SFVI, y controlan la interacción entre sus subsistemas. Tiene el mayor orden jerárquico de control, debe asegurar la correcta operación del SFVI en modo automático y manual. Estas funciones de control y monitoreo comprenden: a) Arranque y paro automático b) Funciones de protección


ESPECIFICACIÓN CFE G0100-04

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Interruptores de seguridad


Interruptor a la salida del inversor

El interruptor a la salida del inversor (INT 1) debe ser termomagnético o de cuchillas con fusibles que permita la desconexión del SFV de la red y la carga local. La calibración del dispositivo de sobrecorriente (fusible o termomagnético) se determina en función de la potencia máxima de salida del inversor.

Interruptor general de servicio del inmueble

Interruptor de servicio (de cuchillas con fusibles) para la acometida eléctrica en el inmueble (INT 2). propiedad del usuario, debe estar accesible al personal de la CFE. El disposiivo de sobre corriente se determina en función de la potencia máxima contratada.

Interruptor a la salida del GFV

Puede ser un desconector de cuchillas o un interruptor termomagnético. Su ampacidad se determina como 1.56 veces la corriente de corto circuito (NOCT) del AFV.


Punto de interconexión, PI El SFV-IR debe conectarse del lado de la carga, preferentemente al interruptor general de servicio del inmueble INT2 o en el tablero de distribución de las cargas, después del INT2. El interruptor proporciona un medio manual de desconexión accesible al personal de la CFE. Es indispensable contar con medios que permitan seccionar el sistema, para desenergizar los equipos que lo conforman (existencia de INT1 y INT DC) y para evitar energizar la red de CFE cuando exista un comportamiento isla no intencional.


Punto de Interconexión Es posible conectar la salida del SFV-IR en otro punto del sistema eléctrico del inmueble cuando el SFV se encuentre a una distancia considerable del interruptor general de servicio, siempre y cuando se cumpla lo siguiente: a) La suma de las capacidades de los dispositivos de sobrecorriente de los circuitos que alimenta un bus o conductor no debe exceder de 120 % la capacidad de transporte de corriente del bus o conductor.

b) Todos los interruptores que van a ser alimentados con corriente en ambos sentidos dentro del sistema eléctrico deben estar especificados para operación bidireccional. c) Las condiciones de mantenimiento y supervisión deben ser garantizadas para que solamente personal calificado opere y proporcione mantenimiento a las instalaciones. 20

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ESPECIFICACIÓN CFE G0100-04


Calidad de la energía La CFE verificará periódicamente la calidad de la energía eléctrica en la acometida del inmueble para corroborar que los límites de operación de la red indicados en esta especificación no se vean superados; esto con la finalidad de garantizar la calidad del suministro eléctrico. En caso de identificar desviaciones en la calidad de la energía, la CFE determinará su origen y en consecuencia tomará las medidas correctivas que procedan. Asimismo, es responsabilidad del propietario del SFV-IR mantener las desviaciones originadas por el sistema de generación fotovoltaica dentro de los límites establecidos

Calidad de la energía


Sistemas con una tensión menor o igual a 1.0 kV      

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Tensión nomial en un rango +5% a -10%. Frecuencia en el rango de 59.3 a 60.5 Hz Componente armónico individual en la tensión: 6% Distorsión armónica total en la tensión: 8% Desbalance máximo en la tensión: 3% Desbalance máximo en la corriente: 5%

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CONCLUSIONES

La especificación permite disponer de un documento normativo vigente:  Actualizado con a los requerimientos para el aprovechamiento de las energías renovables FV.  Con las características eléctricas disponibles de la tecnología actual, que evitará confusión al recurrir para su consulta a diferentes fuentes de información y facilitar la solicitud del producto, por parte de los usuarios.  Para uniformizar los criterios en la designación del producto, tanto para los usuarios como para los fabricantes.  Para mejorar la calidad del producto.  Para mejorar la inspección de los productos y sistemas.


Es importante señalar la participación del personal del Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) en la elaboración de la especificación.

Gracias

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