Estudio del sistema de protecciones frente a sobrecorrientes en una red de media tensión con generación distribuida solar fotovoltaica

Abstract

El crecimiento de la generación distribuida, especialmente mediante sistemas solares fotovoltaicos, está modificando de forma significativa el comportamiento eléctrico de las redes de media tensión. La presencia de fuentes de generación con electrónica de potencia introduce nuevos perfiles de aportación de corriente de cortocircuito y altera los flujos de potencia tradicionales, lo que plantea retos importantes en el diseño y coordinación de sistemas de protección. En este contexto, la correcta operación de las protecciones frente a sobrecorrientes se vuelve esencial para garantizar la selectividad, la seguridad y la continuidad del suministro eléctrico. Este trabajo presenta un estudio detallado de la protección frente a sobrecorrientes en una red de media tensión con generación distribuida, con especial énfasis en la protección de diferencial 87. Para comprender el impacto de los diferentes niveles de rigidez de la red y la contribución de las plantas solares, se analizan múltiples escenarios representativos: redes fuertes con generación fotovoltaica, redes débiles con generación fotovoltaica, así como configuraciones mixtas que incluyen dos o tres redes interconectadas además de las unidades fotovoltaicas. Asimismo, se evalúan casos en los que coexisten una red fuerte y una red débil alimentando un mismo tramo de línea, con el fin de estudiar las posibles asimetrías de aportación de corriente y sus efectos sobre la sensibilidad y fiabilidad de la protección diferencial. La metodología empleada se basa en simulaciones realizadas en la plataforma Typhoon HIL, lo que permite modelar con precisión tanto las condiciones dinámicas de las fuentes fotovoltaicas como el comportamiento temporal de las corrientes de falla. Los resultados obtenidos en los distintos escenarios se complementan con un análisis analítico. Para ello, se desarrolla scripts en MATLAB que calcula las corrientes de cortocircuito en cada caso, permitiendo validar los resultados de la simulación y comprender en profundidad los fenómenos eléctricos involucrados. Finalmente, se discute la capacidad de las protecciones 51 y 87 para operar de manera efectiva en redes con elevada penetración de generación distribuida y distintos niveles de fortaleza de la red. Se identifican condiciones en las que el desempeño de la protección puede verse comprometido, así como estrategias para mejorar su sensibilidad, estabilidad y coordinación. El estudio proporciona una base sólida para el diseño de sistemas de protección más robustos en entornos eléctricos modernos con alta presencia de generación renovable