Reactores

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THE PROVEN POWER.
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Reactores
Socios Comerciales en todo el mundo
Más de 250,000
productos entregados
en más de 170 países.
Más de 60 años de
experiencia operativa.
35,000 en Europa
13,000 en Oriente Medio
161,000 en América
8,000 en África
Innovación continua desde 1900
• Devanados abiertos
• Moldeado en concreto, cables
grandes, aire entre giros
• Tecnología limitada a
reactores pequeños y voltajes
de distribución
• 1954 Constitución de
Spezielektra (hoy en día,
Trench
• 1962 Constitución de Trench
Electric (hoy en día, Trench
Canadá)
• Diseño con devanado
encapsulado en filamentos de
fibra de vidrio y resina epóxica.
• Conductores de diámetro
reducido
• Devanado aislado
• Diseño de devanados paralelos
1900 – Inicios
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1960 – A la vanguardia
40,000 en Asia
Confiabilidad comprobada
• T
rench desarrolló la tecnología que hoy se conoce como
“reactor con núcleo de aire”
• Trench es el principal fabricante de reactores del mundo
• Más de 250,000 unidades en servicio en todo el planeta
• Producto con vida útil de 30 años y más
• Todas las unidades tienen un diseño personalizado que
se basa en los siguientes factores:
– Más de 60 años de experiencia
– Investigación, desarrollo y mejora continua del producto
– Cuatro centros de competencia en todo el mundo
• Desarrollo de sistemas de
aislamiento y cables especializados
• Mayor rango de corto circuito
• Nuevas aplicaciones: SVC,
filtros, corriente directa de
alta tensión (HVDC), reactores
en derivación de pérdida
reducida
Orientado a la transmisión
• Reactores en serie grandes:
sistemas de extra alta tensión
(EHV), control de flujo de
potencia y limitación de
corriente
• Diseño acústico
• Diseños antisísmicos para
bobinas de gran tamaño
• Reactores en derivación de
mayor voltaje
Desarrollo los
70s a los 90s
Desarrollo en los
2000
3
Argolla de
levantamiento
Araña metálica
Espaciadores
de conductos
de enfriamiento
Terminal
Aislador
Fig. 1: Construcción típica de un reactor tipo seco con núcleo de aire Trench
Introducción
Con 60 años de experiencia y éxito en el campo, Trench es el
líder mundial reconocido en diseño y fabricación de reactores
de potencia tipo seco con núcleo de aire para todo tipo de aplicación industrial y general. La estrategia de diseño personalizado y exclusivo, junto con la presencia de plantas de fabricación
e ingeniería totalmente integradas en América del Norte, Brasil,
Europa y China, le han permitido a Trench convertirse en el
líder técnico de reactores de inductancia de alto voltaje en todo
el mundo.
Gracias a un compromiso total con la industria energética, y
una considerable inversión en ingeniería, fabricación y capacidad de pruebas, los clientes de Trench acceden a lo último en
productos confiables y de alta calidad que se diseñan específicamente para cada aplicación. Las aplicaciones de los productos de Trench pasaron de ser reactores limitadores de corriente
y distribución reducida a reactores complejos para a voltajes
muy elevados (EHV) que superan los 300 MVA por fase.
El Trench Management System (Sistema de administración de
Trench) obtuvo las acreditaciones ISO 9001, ISO 14001 y OSHA
18001. El avanzado programa de desarrollo e investigación
de Trench examina constantemente nuevas tecnologías y su
aplicación potencial en los reactores. Trench acepta los desafíos
de las nuevas aplicaciones de los reactores de energía.
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Características del diseño
Características de los reactores tipo seco con núcleo de aire:
• D
iseño encapsulado en fibra de vidrio, con impregnación
epóxica
• Diseño integral de aluminio; todas las conexiones
conductoras de corriente están soldadas
• La más elevada resistencia a los cortocircuitos y a la tensión
mecánica
• Esencialmente cero esfuerzo de voltaje radial con una
distribución del voltaje axial de clasificación uniforme entre
los terminales
• N
ivel de ruido reducido durante toda la vida útil del reactor
• Diseño hermético al agua con mínimos requisitos de
mantenimiento
• Vida de servicio que supera los 30 años
• Diseños disponibles conforme a las normas ANSI/IEEE/IEC y
otras normas conocidas.
Construcción
Un reactor tipo seco con núcleo de aire Trench está compuesto
por una serie de conductores de aluminio (o de cobre, a pedido)
conectados en paralelo, con aislamiento individual (Fig. 1).
Estos conductores pueden ser pequeños filamentos o cables
patentados que se diseñan y fabrican de forma personalizada.
El tamaño y el tipo del conductor que se usa en cada uno de los
reactores dependen de la especificación del reactor. Los diversos
estilos y tamaños de conductores disponibles garantizan un
óptimo rendimiento al más bajo costo.
Fig. 2: Trampas de onda
Fig. 3: Reactor limitador de corriente apilado de 3 fases
Los devanados se refuerzan mecánicamente con fibra de vidrio
impregnada con resina epóxica, que al cabo de un ciclo de
curado en horno, genera una bobina encapsulada. Una red de
lazos de fibra de vidrio horizontales y verticales combinados
con la encapsulación, minimizan la vibración en el interior del
reactor dándole la máxima resistencia disponible a la tensión
mecánica. Los bobinados culminan en cada extremo en un
grupo de barras de aluminio que, en conjunto, se denominan ”araña“. Este diseño genera una unidad muy rígida con
capacidad para soportar las tensiones que se desarrollan en las
condiciones de cortocircuito más exigentes.
Trampas de onda
Las trampas de onda (Fig. 2) se conectan en serie con las líneas
de transmisión de alto voltaje (HV). La función principal de la
trampa de onda reside en proporcionar una impedancia elevada a las frecuencias de las ondas portadoras (30 a 500 kHz) a
la vez que introducen una impedancia mínima a la frecuencia
de la red eléctrica (50 o 60 Hz). La impedancia elevada limita la
atenuación de la señal de la onda portadora en el sistema de la
red eléctrica al impedir que la señal portadora:
• Se disipe en la estación secundaria
• Se conecte a tierra en caso de una fuga fuera de la trayectoria de la transmisión de la onda portadora
• Se disipe en una línea de conexión intermedia o una derivación de la trayectoria de la transmisión principal.
El reactor se puede equipar con niveles extraordinariamente
elevados de protección de terminales, resistencia a la tracción,
sistema antisísmico y resistencia al viento. Este diseño exclusivo
se puede instalar en todos los tipos de clima y entornos sin que
se vea afectado su rendimiento.
Los reactores tipo seco con núcleo de aire Trench se instalan
en áreas contaminadas y corrosivas, y ofrecen una operación
sin inconvenientes. Además del tipo de reactancia fija estándar
de la bobina, las unidades se pueden equipar con conexiones
intermedias para lograr una inductancia variable.
Hay disponible una diversidad de métodos para variar la
inductancia para operaciones de ajuste o para ofrecer un rango
de escalones de inductancia más amplios.
Además, Trench usa una diversidad de otros diseños para sus
reactores, p. ej., con núcleo de hierro y refrigerados con agua.
Reactores en serie
Los reactores se conectan en serie con la línea o el circuito de
alimentación. Entre los usos típicos, se incluyen la reducción
de la corriente de fuga, el equilibrio de las cargas en circuitos
paralelos, la limitación de las corrientes de entrada en baterías
de condensadores, etc.
Reactores limitadores de corriente
Los reactores limitadores de corriente reducen la corriente de
cortocircuito a niveles dentro de la clasificación del equipo en
el lado de carga del reactor (Fig. 3). Las aplicaciones varían desde un reactor de circuito de alimentación de distribución simple
hasta grandes reactores con equilibrio de cargas y acoplador de
barras en sistemas con una especificación de impulso (BIL) de
hasta 765 kV/2100 kV.
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Fig. 4: Reactores en derivación con conexión terciaria
Reactores con capacitores
Los reactores con capacitores se diseñaron para instalarse en
serie con un batería de capacitores conectada en derivación para
limitar las corrientes de entrada como consecuencia de cierres,
para limitar las corrientes de salida producto de cierres por fallas
y para controlar la frecuencia de resonancia del sistema después
de agregar el banco de capacitores. Los reactores se pueden
instalar en voltajes de sistema con una BIL de 765 kV a 2100
kV. Al especificar los reactores con capacitores, la clasificación
solicitada de corriente continua debe representar el contenido
de la corriente armónica, la tolerancia de los condensadores y el
sobrevoltaje permitido del sistema.
Reactores de compensación para hornos eléctricos de arco
Para lograr un óptimo rendimiento de los hornos eléctricos
de arco, se debe operar el horno a una corriente de electrodo
reducida y una longitud de arco larga. Esto requiere el uso de un
reactor en serie en el sistema de alimentación del transformador
del horno de arco para estabilizar el arco.
Reactores dobles
Los reactores dobles son reactores limitadores de corriente
que consisten en dos medias bobinas que se magnetizan
entre sí. Estos reactores proporcionan una reactancia reducida
recomendada en condiciones normales y una reactancia elevada
en condiciones de fuga.
Reactores de control de flujo de carga
Los reactores de control de flujo de carga están conectados en
serie a líneas de transmisión de hasta 800 kV. Los reactores
varían la impedancia de la línea de modo que sea posible
controlar el flujo de carga; por lo tanto, garantizan una máxima
transferencia de potencia sobre las líneas de transmisión
adyacentes.
Reactores de filtro
Los reactores de filtro se usan en conjunto con los bancos de
capacitores para crear circuitos de filtro armónico ajustado,
o bien con los bancos de capacitores y resistencias para crear
circuitos de filtro armónico de banda ancha. Al especificar
los reactores de filtro, se deben indicar las magnitudes de la
corriente de frecuencia armónica y de la corriente de frecuencia
fundamental. Si se requiere ajustar la inductancia del sistema,
se deben especificar la tolerancia y el rango de las conexiones
intermedias. Muchas aplicaciones de filtro exigen un factor
Q que es bastante inferior al factor Q natural del reactor. Con
frecuencia, ello se logra al conectar una resistencia al circuito.
Una alternativa económica es agregar una estructura de anillo
que reduzca el factor Q. Esto contribuye a disminuir el factor
Q del reactor hasta en un décimo, sin la necesidad de instalar
resistencias de amortiguación adicionales. Estos anillos, que se
montan en el reactor, se acoplan fácilmente al campo magnético
de la unidad.
Esto elimina los problemas relacionados con el espacio, la
conexión y la confiabilidad de los componentes adicionales,
como las resistencias.
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Fig. 5: Reactor de suavizado de HVDC
(BIL 1300kV; 2680A; 75mH)
Reactores en derivación
Los reactores en derivación se usan para compensar los VAR
capacitivos generados por los cables subterráneos o las líneas
de transmisión con carga reducida. Generalmente, se conectan
al devanado terciario del transformador (Fig. 4), pero también
se pueden conectar directamente a sistemas de hasta 345 kV.
Los reactores en derivación controlados por tiristor (TCR) se
usan ampliamente en sistemas de VAR estáticos en los que los
VAR reactivos se ajustan mediante circuitos de tiristor. Por lo
general, entre las aplicaciones de reactores compensadores de
VAR estáticos, se incluyen las siguientes:
• Reactores en derivación controlados por tiristor. La energía
de compensación se modifica al controlar la corriente a
través del reactor por medio de las válvulas del tiristor.
• Reactores con condensadores conmutados por tiristor (TSC)
• Reactores de filtro (FR)
Reactores de HVDC
Las líneas de HVDC se usan para la transmisión de energía
en masa a larga distancia, así como para las interconexiones
recíprocas entre distintas redes de transmisión. Generalmente,
los reactores de HVDC incluyen reactores de suavizado,
reactores de filtro armónico de CA y CC, y reactores de filtro
de ruido PLC de CA y CC. Además, los esquemas de HVDC
autoconmutados incluyen reactores de convertidor.
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Reactores de suavizado
Los reactores de suavizado (Fig. 5) se usan para reducir la
magnitud de la corriente ondulada en un sistema de CC
(corriente directa). Son necesarios en las líneas de transmisión
de HVDC en voltajes de sistema de hasta 800 kV. También
se usan en aplicaciones de alimentación electrónica, como
transmisiones de velocidad variable y sistemas UPS. Trench
ofrece diversas técnicas de construcción y diseño.
Reactores para laboratorios
Los reactores para laboratorios se instalan en laboratorios de
prueba de alto voltaje y alta potencia. Entre las aplicaciones
típicas se incluyen la limitación de corriente, las pruebas
sintéticas de disyuntores, el almacenamiento de energía
inductiva y las líneas artificiales.
Reactores de puesta a tierra
Los reactores de puesta a tierra del neutro limitan la
corriente de fuga desde la línea hacia la tierra a niveles
específicos. Además, la especificación debe incluir la duración
de la corriente de cortocircuito y la corriente continua
desequilibrada.
Fig. 6: Bobina de supresión de arco de 110 kV
Fig. 7: Reactor en derivación variable
Reactores de supresión de arco
Los reactores de puesta a tierra monopolares (reactores
de supresión de arco) tienen como objetivo compensar la
corriente capacitiva desde la línea hacia la tierra durante una
fuga a tierra de una sola fase. La bobina de supresión de arco
(ASC) representa el elemento central del sistema de protección
de fuga a tierra de Trench (Fig. 6).
Reactores en derivación variable (VRS)
Los reactores en derivación variable (Fig. 7) se conectan en
paralelo a las líneas y alimentan la red de distribución con
potencia reactiva inductiva donde no es necesario un control
rápido de la potencia reactiva. Los VSR usan una tecnología
de núcleo de émbolo para ofrecer variación en la potencia
reactiva.
Debido a que el sistema eléctrico está sujeto a variaciones, la
inductancia de la ASC que se usa para la puesta a tierra del
neutro debe ser variable. El sistema de protección de fuga a
tierra desarrollado por Trench usa la bobina con núcleo de
émbolo (diseño de núcleo movible). Gracias a una exhaustiva
experiencia en diseño, construcción y aplicación de ASC, los
productos de Trench cumplen con los requisitos más exigentes
para las técnicas de compensación de fuga a tierra.
A continuación, se indican las funciones que puede ofrecer
un VSR:
• Mantener una condición de límite de voltaje en estado
estacionario
• Mantener el flujo de potencia reactiva dentro de los límites
predefinidos
• Conservar un factor de potencia deseado
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A continuación, se indican las condiciones típicas de la red que
favorecen la aplicación de reactores en derivación variable:
• Redes con generación de potencia distribuida
• Cargas extremadamente variadas conectadas a través de
líneas aéreas largas o cables
• Conexión a la red eléctrica de energías renovables remotas
(p. ej., energía eólica)
Fig. 8: Relé de protección de filtro de
condensador – CPR500
Relé de protección para filtros capacitivos (CPR)
Los CPR (Fig. 8) se diseñaron específicamente para ofrecer una
protección integral de las instalaciones de filtros y bancos de
capacitores de voltajes medio y alto.
La nueva unidad CPR500 también incorpora una interfaz de
usuario táctil capacitiva, una pantalla gráfica y compatibilidad
opcional con comunicación IEC61850 en varios idiomas.
Estas son las funciones de protección:
• Protección contra sobrevoltaje repetitivo máximo hasta el
armónico 50
• Protección contra fuga a tierra, corriente excesiva y corriente
deficiente
• Protección contra desequilibrio neutral con compensación
residual
• Protección contra desequilibrio de la línea
• Protección térmica de los elementos de resistencia, inductor
y condensador
• Protección contra falla de disyuntor doble con controlador
lógico programable
• Protección contra recierre del capacitor
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Trench Group es su socio de preferencia para las soluciones de
distribución y transmisión de energía eléctrica actuales y para
el desarrollo de nuevas soluciones tecnológicas en el futuro.
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