REACTIVACIÓN DE LA ETAPA DE ARRANQUE Y ACTIVACIÓN DE LA ETAPA DE SINCRONIZACIÓN

Etapa de arranque

El modelo del TGC y su sistema de control tiene el detalle y la complejidad suficiente para simular las etapas de operación de arranque, sincronización, generación y paro. Sin embargo, la versión inmediata anterior del código del modelo TGC estaba habilitado solo para simular la etapa de generación en todo el espacio operativo del generador síncrono trifásico considerando la conexión a la red eléctrica. Las etapas de arranque, sincronización y paro no estaban activadas.

El modelo TGC y su sistema de control tienen requieren parámetros y condiciones iniciales (CIs) para la simulación dinámica de la operación de un TGC en las distintas etapas de operación. El TGC cuenta con alrededor de 90 parámetros y 15 CIs (5 de la turbina y 10 del generador). Asimismo, en el sistema de control se necesitan definir 13 parámetros y 6 CIs (4 del SCT y 2 del SCG). Los valores de las CIs son diferentes según la etapa de operación que se simula y los valores de los parámetros son constantes en todas las etapas de operación.

Para reproducir el comportamiento dinámico del TGC en la etapa de arranque se recurrió a una de las primeras versiones del modelo TGC programado en Matlab-Simulink que sí la reproducía. Sin embargo, esta versión cuenta con un modelo muy simplificado del generador síncrono que no cuenta con un sistema de control propiamente dicho. Este inconveniente hizo necesario realizar un análisis cuidadoso de los resultados de los experimentos de simulación de la etapa de arranque del TGC. Mediante este análisis se identificaron las CIs de la turbina y su sistema de control en la versión antigua y fue posible asignar valores razonables a las CIs del generador y su sistema de control en la versión actual. Las CIs de la turbina, el generador y ambos sistemas de control para la etapa de arranque se muestran en el Anexo A.

Etapa de sincronización

Las CIs para la simulación del levantamiento de voltaje en la etapa de sincronización se obtienen a partir de los valores en estado estable de las variables del modelo TGC al terminar la simulación de la etapa de arranque antes de cerrar el interruptor de campo y cuando el voltaje en terminales del generador es cero. Los pasos que se siguieron para la determinación de estos valores se plasman en la Figura 3.66. TGC y su sistema de control Simulación de arranque _{TGC y su sistema} de control Vaciado de valores CI's de la etapa de sincronización, Vt = 0 Recopilación de valores CI's de la etapa de arranque

Figura 3.66 Determinación de condiciones iniciales para la etapa de Sincronización cuando Vt = 0.

Para simular las pruebas de regulación de voltaje en la etapa de sincronización es necesario reproducir el comportamiento dinámico del TGC cuando el generador opera en vacío (sin carga) produciendo solamente un voltaje en sus terminales, esto es, sin producir corriente eléctrica.

El modelo del generador síncrono anterior a este trabajo de tesis no es capaz de producir un voltaje en terminales a menos que se esté simulando la etapa de generación. Por esta razón, fue necesario modificar el código para que el generador produjera voltaje en la etapa de sincronización. La modificación consiste en utilizar el voltaje interno del generador (Eq2) y sumarlo al voltaje calculado por el modelo, el cual siempre es cero antes de la sincronización y cuyo código está contenido en el bloque Eq Eta_Sin de la Figura 3.24. La producción de voltaje por el TGC según la etapa de operación se muestra en la Tabla 3.1.

Tabla 3.1 Voltaje en terminales del generador por etapa de operación. Etapa de operación Voltaje del modelo Voltaje interno

Arranque 0 pu 0 pu

Sincronización 0 pu 1 pu

Generación Vt (calculado por el modelo) 0 pu

Las CIs para la simulación de las pruebas de regulación de voltaje en la etapa de sincronización se obtienen a partir de los valores en estado estable de las variables del modelo TGC al terminar la simulación del levantamiento de voltaje, sin cerrar el interruptor principal del generador y cuando el

voltaje en terminales del generador es el voltaje nominal (1 pu). Los pasos que se siguieron para la determinación de estos valores se plasman en la Figura 3.67.

TGC y su sistema de control Simulación _{TGC y su sistema} de control Vaciado de valores CI's de la etapa de sincronización, Vt = 1 Recopilación de valores CI's de la etapa de sincronización, Vt = 0 Escalón de V

Figura 3.67 Determinación de condiciones iniciales para la etapa de Sincronización cuando Vt = 1

Con lo anterior, se obtienen dos grupos de CIs para la etapa de sincronización. El primer grupo hace posible reproducir el comportamiento dinámico del levantamiento de voltaje del modelo del TGC, y el segundo grupo para las simular las pruebas de regulación de voltaje. La CIs de la etapa de sincronización se muestran en el Anexo A.

vel p. encendido quemadores Ignitores 15.41 rps

924.6 rpm

Bias cuando inicia ignición

(rps) (rps) 4 Pa_wtbna 3 B_rampa 2 w_bias 1 Dem_abrir_Vcorteg B_rampa t_35s wtbna tiempo Pa_wtbna rampa Pa_wtbna 0.01 Kenc_q 0.012 >= a_VCG Veloc wt=15.41 tiempo B_f lama B_rampa t_35s B_flama B_rampa t_35s 3 esc_wtbna 2 wtbna 1 tiempo Bias = 0.012 clock (rps)

Figura 3.68 Elementos del SCT en el cuarto nivel de programación, válvula corte de gas y rampa de velocidad.

Adicionalmente, la prueba de control de velocidad durante la etapa de sincronización no está considera en las versiones anteriores del modelo TGC. Para realizar esta prueba se agregó un sumador

que permite modificar la señal de referencia del lazo de control de velocidad mediante una señal complementaria proveniente del bloque auxiliar Referencias del primer nivel de programación. El código agregado se muestra en la Figura 3.68, encerrado en el recuadro de línea punteada. Este arreglo permite producir cambios en la velocidad de rotación de la turbina y el generador, y con ello en la frecuencia de la señal de voltaje generado por el TGC en la etapa de sincronización.