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Compensación Reactiva en Sistemas de Transmisión ompensación Reactiva en Sistemas de Transmisión INTRODUCCIÓN Para una operación eficiente y confiable de sistemas eléctricos de potencia, el control de la tensión y potencia reactiva debería satisfacer los siguientes objetivos: • Tensiones en terminales de todos los euipos en el sistema deben estar dentro de los límites aceptables! "na prolongada operación de los euipos con tensiones fuera del rango aceptable podría afectar su desempe#o y posiblemente provocarles da#os irreparables! • $a%i mi&ar la ut ili &ació n de los sis temas de transmisi ón, sin deter ior ar los m'rgenes de estabilidad del sistema! • $inimi&ar el flujo de potencia reactiva para reducir las pérdidas R ( ) y * ( ) +asta un mínimo pr'ctico! sí se asegura la operación eficiente de la transmisión! -l problema de mantener las tensiones dentro de límites reueridos es complicado por el +ec+o de ue el sistema de transmisión conduce la energía eléctrica de muc+as unidades de generación, suministrando potencia a un gran n.mero de cargas! -n ese sentido al variar las ca rga s, varían los re uerimien tos de potencia rea ct iva del sistema de transmisión! Como la potencia reactiva no puede ser transmitida en grandes distancia s, el control de la tensión tiene ue ser efectuado utili&ando euipos especiales esparcidos a través del sistema de transmisi ón! /esde lue go ue una tarea fundamental del ing eniero de si st emas de po te ncia es la ap ropi ad a se lección y ub icac ión de los e ui po s de compensación0 así como la coordinación de los mismos para obtener un efectivo control de la potencia reactiva y de la tensión! 1. CONCEPTOS FUNDAMENTA LES 1.1 Nivel de falla: -s el término utili&ado para describir la fortale&a de una barra de suministro! 1ivel de falla 2 Te nsión de Circuito bierto 3 Corriente de cortocircuit o 45 6fase7 Scc 2 3 35n3(cc φ 3 4$57 • -ste numero puede ser utili&ado para seleccionar el tama#o de los interruptores reueridos en un punto en particular del Sistema -léctrico de Potencia 4S-P7! • 8os interruptores deben interrumpir corrientes de falla! Roberto Ramíre& rcelles 9
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Compensacin Reactiva en Sistemas de Transmisin
Compensacin Reactiva en Sistemas de Transmisin
Compensacin Reactiva en Sistemas de Transmisin
INTRODUCCIN
Para una operacin eficiente y confiable de sistemas elctricos de potencia, el control de la tensin y potencia reactiva debera satisfacer los siguientes objetivos:
Tensiones en terminales de todos los equipos en el sistema deben estar dentro de los lmites aceptables. Una prolongada operacin de los equipos con tensiones fuera del rango aceptable podra afectar su desempeo y posiblemente provocarles daos irreparables.
Maximizar la utilizacin de los sistemas de transmisin, sin deteriorar los mrgenes de estabilidad del sistema. Minimizar el flujo de potencia reactiva para reducir las prdidas R I2 y X I2 hasta un mnimo prctico. As se asegura la operacin eficiente de la transmisin.
El problema de mantener las tensiones dentro de lmites requeridos es complicado por el hecho de que el sistema de transmisin conduce la energa elctrica de muchas unidades de generacin, suministrando potencia a un gran nmero de cargas. En ese sentido al variar las cargas, varan los requerimientos de potencia reactiva del sistema de transmisin.
Como la potencia reactiva no puede ser transmitida en grandes distancias, el control de la tensin tiene que ser efectuado utilizando equipos especiales esparcidos a travs del sistema de transmisin. Desde luego que una tarea fundamental del ingeniero de sistemas de potencia es la apropiada seleccin y ubicacin de los equipos de compensacin; as como la coordinacin de los mismos para obtener un efectivo control de la potencia reactiva y de la tensin.1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES
1.1 Nivel de falla:
Es el trmino utilizado para describir la fortaleza de una barra de suministro.
Nivel de falla = Tensin de Circuito Abierto * Corriente de cortocircuito (VA/fase)
Scc = *Vn*Icc (MVA)
Este numero puede ser utilizado para seleccionar el tamao de los interruptores requeridos en un punto en particular del Sistema Elctrico de Potencia (SEP).
Los interruptores deben interrumpir corrientes de falla.
1.2 Modelo Thevenin de un SEP:
(a) Scc grande
Cuando se tiene un valor alto de Icc3 implica un Xth pequea. Por lo tanto, la tensin (V) en la barra experimentar con carga una pequea cada de tensin. SISTEMA FUERTE
(b) Scc pequea
Cuando se tiene un valor bajo de Icc3 implica un Xth grande. Por lo tanto, la tensin (V) en la barra experimentar con carga una gran cada de tensin. SISTEMA DEBIL Nivel de falla Fortaleza del sistema.Figura Potencia de Cortocircuito en las diferentes barras de 220 kV del SEIN
1.3 Diagrama de tensin corriente de la carga
Es la caracterstica que expresa el comportamiento de la tensin en la carga ante cambios en la corriente de carga (V-I).
1.4 Compensacin de las cargas
En un sistema ideal de corriente alterna la tensin y frecuencia en todos los puntos de suministro deberan ser constantes y libre de armnicos, y el factor de potencia debera ser la unidad. En particular estos parmetros deberan ser independientes del tamao (potencia) y caracterstica de las cargas.
En un sistema ideal cada carga podra ser diseada para obtener un comportamiento ptimo a la tensin de suministro dada.
En un sistema real, se debe cumplir con la calidad de suministro, la nocin que debe establecerse es cuan constante son la tensin y la frecuencia, y cuan cerca de la unidad esta el factor de potencia.
1.4.1 Objetivos en la compensacin de la carga
Compensacin de la carga es el manejo de la potencia reactiva para mejorar la calidad de suministro en sistemas elctricos.
Este trmino es usado cuando el manejo de la potencia reactiva es efectuado en una carga individual o grupo de cargas, y el equipo de compensacin es instalado cerca de la carga.
Las tcnicas utilizadas y en efecto, algunas de los objetivos de la compensacin de la carga, difieren considerablemente de los objetivos alcanzados en la compensacin en la transmisin.
En la problemtica de compensacin de las cargas hay tres principales objetivos:
Correccin del factor de potencia.
Mejoramiento de la regulacin de tensin.
Balance de la carga.
a) Correccin del factor de potencia
Normalmente las cargas tienen factor de potencia en atraso, es decir absorben potencia reactiva. La corriente tiende a ser mayor que la requerida para suministrar solo la potencia activa. Esta componente reactiva de la corriente incrementa la cada de tensin y las prdidas de potencia.
Por ello la correccin del factor de potencia es la prctica de generar potencia reactiva, lo ms cerca posible de la carga, en vez de que sea suministrada desde una central lejana o subestacin. Diagrama Fasorial con carga sin compensacin.
E th, Z th : Thevenin visto desde la barra de carga
Diagrama Fasorial al corregir completamente el factor de potencia de la carga.I c : Corriente del EC
b) Regulacin de tensin
El consumo de potencia reactiva provoca variacin de la tensin en la barra de suministro, que puede interferir con la operacin eficiente de las plantas conectadas a esta barra. Para garantizar una adecuada operacin, la NTCSE ha establecido limites operativos para la tensin en las barras del sistema.La forma evidente de mejorar la regulacin es incrementando la fortaleza del sistema, sin embargo la solucin econmica es disear el sistema para la demanda real y manejar la potencia reactiva mediante equipos de compensacin, sin incrementar los niveles de cortocircuito.Diagrama Fasorial para tener tensin en la carga igual a la tensin de envoI c : Corriente del EC
La cada de tensin V, sus componentes y la ecuacin para el clculo de la tensin en la carga estn dadas por:
Si se instala un equipo de compensacin (EC) para que acte como corrector del factor de potencia a la unidad, entonces:
Se aprecia que la cada de tensin es independiente de la potencia reactiva y no esta bajo su control.Se concluye que el EC no puede mantener constante la tensin y a la vez corregir el factor de potencia a un valor prefijado.
c)Balances de las cargasEn sistemas elctricos que tienen potencia de cortocircuito bajas, las cargas asimtricas o cargas monofsicas pueden producir asimetra en las tensiones del sistema y la sobrecarga en determinados componentes del mismo, as como tambin la generacin de prdidas adicionales en las mquinas elctricas. Los Hornos de Arco presentan una carga asimtrica con factor de potencia muy bajo (0.35-0.65) y exhiben variaciones rpidas y aleatorias.Estas variaciones errticas de la corriente reactiva provocan cadas de tensin y una irregular variacin de la tensin en la barra de suministro al horno, denominada efecto flicker.
Para lograr una tensin de alimentacin constante para este tipo de cargas, las fluctuaciones de la potencia reactiva de la carga deben ser prcticamente eliminadas, esta compensacin debe ser asumida por un EC dinmico que posea control monofsico.
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PAGE 3
Roberto Ramrez Arcelles
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