FIME. Mariles Feregrino, Orlando Daniel, 1631821., Morales Presas, Fernando, 1456606. , Maltos Mata, Ramiro Adrian, 1582525. CRL. 1 Condensador Síncrono Mariles Feregrino, Orlando Daniel., Morales Presas, Fernando., Maltos Mata, Ramiro Adrian, Investigación de Clase Ahorro de Energía Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica Resumen — En este artículo se presenta el tema de Condensador síncronos o Compensadores síncronos, que tiene como función principal, por los elementos que la conforman, controlar los niveles de voltaje, el flujo de potencia reactiva y mejorar la estabilidad del sistema, tanto para condiciones de estado estable como para condiciones dinámicas. Lo anterior se puede realizar por medio de elementos como el generador síncrono, el condensador síncrono, los capacitores en derivación, los capacitores en serie, los reactores en derivación. Todos cumplen similares funciones pero se hará énfasis en el condensador síncrono y sus funciones. LAS BOBINAS SON CARGAS Y CONSUMEN POTENCIA ACTIVA Y REACTIVA, POR ENDE, LA EFICIENCIA DE SU TRABAJO DEPENDE DEL FACTOR DE POTENCIA. Índice de Términos — Compensación reactiva de líneas, potencia reactiva, variación de voltaje, condensador síncrono. FIG. 2. BOBINA DE UN TRANSFORMADOR. I. INTRODUCCIÓN LA VARIACIÓN DE VOLTAJE AL RELACIONARSE CON EL PARA ENTENDER EL TEMA QUE SE PRESENTA EN EL ENTIENDE DE LA SIGUIENTE MANERA: AL OBTENER UN SIGUIENTE ARTÍCULO ES NECESARIO DEFINIR LOS SIGUIENTES CONCEPTOS. EN PRIMER LUGAR, ESTÁ LA POTENCIA REACTIVA QUE SE DEFINE COMO LA POTENCIA CONSUMIDA POR LOS MOTORES, LOS TRANSFORMADORES Y CUALQUIER OTRO DISPOSITIVO ELÉCTRICO QUE POSEA UNA BOBINA. TEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA DE LÍNEAS, SE VOLTAJE MAYOR AL VALOR NOMINAL, LOS EQUIPOS SE DAÑAN DEBIDO A ESFUERZOS ELÉCTRICOS Y, POR OTRA PARTE, AL TENER UN VOLTAJE MENOR AL VALOR NOMINAL EXISTE EL RIESGO DE INESTABILIDAD O COLAPSO DE VOLTAJE. LOS CONDENSADORES SÍNCRONOS, JUEGAN UN PAPEL IMPORTANTE EN LA TRANSMISIÓN Y EN LA DISTRIBUCIÓN. SE UTILIZAN PARA GENERAR ENERGÍA REACTIVA Y EN SOLUCIONES DE CALIDAD DE ENERGÍA COMO, POR EJEMPLO, CONDENSADORES SHUNT, CONDENSADORES EN SERIE, FILTROS DE ARMÓNICOS, STATIC VAR Y, EN PLANTAS DE CORRIENTE CONTINUA EN ALTA TENSIÓN. FIG. 1. TRIANGULO DE POTENCIA. FIME. Mariles Feregrino, Orlando Daniel, 1631821., Morales Presas, Fernando, 1456606. , Maltos Mata, Ramiro Adrian, 1582525. CRL. 2 condiciones de caída de tensión y absorben potencia reactiva en las situaciones de tensión aumentada, respondiendo automáticamente a las variaciones. Los mismos estabilizan la tensión de manera suave, sin necesidad de conmutaciones y no introducen armónicos en el sistema. Además de eso, necesitan un espacio físico menor para su instalación, pudiendo ser instalados en subestaciones cercanas a los centros consumidores. FIG. 3. CONDENSADOR SÍNCRONO. En el caso de los Sistemas Eléctricos de Potencia, la compensación de potencia reactiva disminuye la circulación de potencia reactiva a través de la red de transmisión lo cual evita que se presenten caídas de voltaje importantes. EL CONDENSADOR SÍNCRONO ES UNA MÁQUINA SÍNCRONA CUYO EJE NO ESTÁ UNIDO A NINGUNA CARGA. LA CORRIENTE EN SU DEVANADO DE CAMPO SE CONTROLA A TRAVÉS DE UN REGULADOR DE TENSIÓN, DE FORMA QUE LA MÁQUINA GENERA O CONSUME POTENCIA REACTIVA SEGÚN LO REQUIERA EL SISTEMA AL QUE ESTÁ CONECTADA PARA MEJORAR EL FACTOR DE POTENCIA DE LA RED, MEJORAN LA ESTABILIDAD DE TENSIÓN Y REDUCEN PERDIDAS, AUMENTAN LA CAPACIDAD DE TRANSMISIÓN DE LA LÍNEA, MEJORAN LA CALIDAD DE LA ENERGÍA Y, AUMENTAN LA CONFIABILIDAD Y DISPONIBILIDAD DE LA RED. FIG. 4. PARTES PRINCIPALES DE MAQUINA SÍNCRONA II. DESARROLLO. Los compensadores síncronos ofrecen flexibilidad de operación en todas las condiciones de carga del sistema. Fortalecen la potencia reactiva en Habiendo comentado lo siguiente, partiremos de la siguiente pregunta, ¿Cuál es el objetivo principal de la Compensación Reactiva de Líneas? Como se mencionó anteriormente, es mantener los niveles de voltaje adecuados en todo el sistema y mantener suficiente reserva de potencia reactiva para atender la posibilidad de contingencias o cambios rápidos en la demanda de reactivos. Esto es con el fin de brindar calidad de energía, proteger equipos conectados a la red y disminuir pérdidas económicas. Ahora bien, ¿Cuál es la función principal de los elementos de compensación reactiva en líneas de transmisión eléctrica? La respuesta es controlar los niveles de voltaje, controlar el flujo de potencia reactiva y mejorar la estabilidad del sistema para condiciones de estado estable y para condiciones dinámicas. Por ende, es importante responden a la siguiente pregunta, ¿Cuáles son estos elementos? En primer lugar, tenemos a los generadores síncronos, que poseen la habilidad dinámica de responden rápido a perturbaciones en el sistema a través del sistema de excitación, con el fin de mantener el voltaje del sistema en niveles adecuados. FIME. Mariles Feregrino, Orlando Daniel, 1631821., Morales Presas, Fernando, 1456606. , Maltos Mata, Ramiro Adrian, 1582525. CRL. 3 Fig. 5. Generador síncrono. Fig. 7. Diagrama esquemático de SSSC Los condensadores síncronos cuentan con un mecanismo de control automático que responde rápidamente a desviaciones del voltaje del sistema. Además, su capacidad de sobrecarga le permite soportar corrientes con valores por encima del nominal durante periodos de tiempo determinados. Algunas de sus ventajas, en comparación con otros dispositivos de compensación es que Regula la tensión de forma continua, sin los transitorios electromagnéticos asociados a los cambios de tomas de otros tipos de dispositivos, No introduce armónicos en la red, ni se ve afectado por ellos. No causa problemas por resonancia eléctrica. Otra característica particular de los compensadores síncronos es que en caso de caída de tensión por un fallo en la red son capaces de proporcionar corriente de cortocircuito durante un tiempo limitado, facilitando el ajuste de las protecciones de sobrecorriente. Una máquina síncrona es una maquina eléctrica rotativa de corriente alterna cuya velocidad de giro en régimen permanente está ligada con la frecuencia de la tensión en bornes y el número de pares de polos. Fig. 6. Representación de inductancias para cálculos matemáticos. El condensador síncrono o por sus siglas en ingles SSSC por lo general tiene la misma disposición electrónica que el STATCOM a diferencia de que el SSSC es acoplado a la red a través de un transformador en serie a la línea de transmisión. El transformador serie tiene como función inyectar un voltaje en la línea en cuadratura con la corriente de la misma para incrementar o reducir la caída de voltaje por reactivos y de esta manera controlar la transferencia de potencia Fig. 8. Relación de frecuencia con la velocidad. Los diferentes tipos de conectar un compensador síncrono, se utilizan como un medio de control en estado estable de los voltajes nodales del sistema durante condiciones de demanda baja. Su uso es FIME. Mariles Feregrino, Orlando Daniel, 1631821., Morales Presas, Fernando, 1456606. , Maltos Mata, Ramiro Adrian, 1582525. CRL. común en sistemas con cables subterráneos de transmisión de potencia. Además, se sabe que ssc conectados directamente a la línea permanecen fijos formando parte de las características de la línea. 4 se pueden utilizar para suministrar parte de la potencia reactiva requerida por el motor de inducción. Esto aumenta el factor de potencia y reduce la corriente reactiva requerida de la red. En sistemas eléctricos de potencia, los condensadores síncronos se pueden utilizar para controlar la tensión a lo largo de las líneas de transmisión, especialmente para las líneas con alta reactancia capacitiva. Fig. 9. Conexiones típicas de condensador síncrono. La utilidad del condensador síncrono es el ajuste a las condiciones de transmisión del sistema eléctrico. Su campo es controlado por un regulador de voltaje a cualquiera de generar o absorber potencia reactiva tanto para ajustar la tensión de alimentación, o mejorar el factor de potencia. La instalación del condensador síncrono y la operación son idénticas a grandes motores eléctricos y generadores. Aumentando la excitación de campo, resulta la creación de potencia reactiva al sistema. Su principal ventaja es la facilidad con la que la corrección se puede ajustar. La energía cinética almacenada en el rotor de la máquina ayuda a estabilizar el sistema durante cortocircuitos o las rápidas fluctuaciones en la carga como la causada por hornos de arco eléctrico. Las grandes instalaciones condensadores síncronos se utilizan a veces en combinación con estaciones de conversión de corriente continua para proporcionar potencia reactiva a la red. Un motor síncrono sobre excitado posee un factor de potencia capacitivo. Esto lo hace útil para la corrección de factor de potencia de cargas industriales. Tanto los transformadores como los motores de inducción requieren cadenas magnetizantes de la línea. El aumento de la corriente causada por la potencia reactiva crea pérdidas adicionales al sistema eléctrico. En una planta industrial, motores síncronos Fig. 10. Condensador Síncrono. Los compensadores estáticos de VAR’s, ayudan en la compensación generalmente formador por capacitores y reactores controlados por interruptores de estado sólido. Para entender mejor el funcionamiento de este elemento, se hablará de lo siguiente. En los esquemas de Capacitor Conmutado por Tiristor (CCT), la conexión / desconexión de capacitores se efectúa en forma discreta mediante el control de tiristores en los periodos de conducción. Y, por otro lado, en los esquemas de Reactor Controlado por Tiristor (RCT) la conexión de reactores se realiza en forma controlada variando el ángulo de disparo de los tiristores logrando de esta forma el control continuo de la corriente en el reactor. FIME. Mariles Feregrino, Orlando Daniel, 1631821., Morales Presas, Fernando, 1456606. , Maltos Mata, Ramiro Adrian, 1582525. CRL. IV. BIBLIOGRAFÍA [1] [1 http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/editais_transmissao/ [2] http://revistas.utp.edu.co/index.php/revistaciencia/article/view/4029 [3] [1] IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies, IEEE Standard 421.5, 1992. [2] Guide for Synchronous Generator Modeling Practices in Stability Analyses, IEEE Standard 1110, 1991. [3] IEEE Guide for Identification, Testing, and Evaluation of the Dynamic Performance of Excitation Control Systems, IEEE Standard. 421.2, 1990. Fig. 11. Compensadores estáticos de VAR’s. La siguiente tabla muestra la compensación típica a problemas en el sistema por medio del equipo compensador de VAR’s que es una integración de diferentes equipos con la función de suministrar o disminuir potencia. Tabla. 1. Guía de aplicación de equipo compensador de VAR’s III. CONCLUSIONES Al realizar la investigación anterior se comprendió sobre que trata la Compensación Reactiva de Líneas, los elementos que permiten llevarla a cabo y la importancia que tiene en alta tensión. Esto, aunado a la investigación, nos permite tener una visión más clara y amplia al momento de trabajar en esta rama del área eléctrica. El condensador síncrono es un equipo de protección y suministro de potencia reactiva capacitiva e inductiva en donde su función es mantener niveles nominales de voltaje y corriente para entregar energía de calidad a clientes y equipos. [4] [1] https://www.uta.cl/hdiaz/trabajos/Caso2.pdf [5] http://ocw.uc3m.es/ingenieria-electrica/maquinas-electricas-decorriente-alterna/material-de-clase-1/capitulo-iii-maquina-sincrona 5
