conceptos fundamentales compensación de reactivos

CAPITULO 1. Compensacin Reactiva en Sistemas de Transmisin

Expositor: Ing. Roberto Ramrez Arcelles

1

Area Sur

Area Centro

Area Norte


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 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 Niveles de falla: Termino utilizado para describir la fortaleza de una barra de suministro. Nivel de falla = Tensin de Circuito Abierto x Corriente de Cortocircuito (VA/fase)

)( 3 3 MVAVnIccScc = Este nmero puede ser utilizado para seleccionar el tamao de los interruptores

requeridos en un punto en particular del SEP. Los interruptores deben interrumpir corrientes de falla.


2


En las siguientes Figuras se muestran los niveles de corto circuitos, aplicadas a las barras ms importantes del SEIN.

POTENCIA DE CORTOCIRCUITO EN LA ZONA NORTE

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

ZORR

I220

TALA

_220

SEPO

220

SECH

O220

CARH

U220

SEGU

A

SETN

OR

CAJA

220

CCor

ona2

20

GoldM

il220

CHIM

220

PANU

MVA

AV09MAX AV09MIN ES09MAX ES09MIN

POTENCIA DE CORTOCIRCUITO EN LA ZONA CENTRO

0100020003000400050006000700080009000

HUAC

HO22

0

HUAY

U220

PACH

A220

POMA

C220

CALL

A220

MAT2

20

HUIN2

20

CHIM

A220

YANA

220

HVEL

I220

AGUA

220

TMAR

220

ANTA

220

CMAY

O220

PARA

G220

ONU2

20

YUN2

20

MVA



3


POTENCIA DE CORTOCIRCUITO EN LA ZONA CENTRO

0100020003000400050006000700080009000

ZAPA

LLAL

VENT

ANILL

A

CHAV

ARRI

A

BARS

I 220

REFZ

N 22

0

STA

ROSA

220

BAL2

20

SAN

JUAN

CHILC

A RE

P

KALL

PA 22

0

DESIE

RTO

220

CANT

E220

INDE

PEND

ENCI

A

ACER

OS 22

0

ICA

220

MARC

ONA

220

MVA


POTENCIA DE CORTOCIRCUITO EN LA ZONA SUR

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

SOCA

220

MONT

220

CVER

220

PUN2

20

HERO

22

SOCA

138

BOTI1

38

CVER

138

MILL

S138

MOLL

138

CALL

A138

QUEN

138

AZAN

G138

JULIA

138

SGAB

138

ABAN

138

MACH

138

PUNO

138

MVA



4


1.2 Modelo Thevenin de un S.E.P:

+ RthjXth Impedancia de corto circuito vista desde la barra.

=+3Icc

EthRthjXth

:Donde

Eth Tensin de Operacin de la barra. 3Icc Corriente de Corto circuito trifsico de la barra

Al colocar una carga el sistema equivalente se puede representar de la siguiente forma:

De la figura se deduce la siguiente expresin:

+= IRthjXthEthv )( XthRth


A partir de la potencia de corto circuito se puede concluir: a. Scc grande: Cuando se tiene un valor alto de Icc3 implica un Xth pequea. Por lo tanto, la tensin (V) en la barra experimentara con carga una pequea cada de tensin. Barra 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 experimentara con carga una gran cada de tensin. Barra Dbil. El Nivel de falla Fortaleza del sistema. 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).


6



7

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 libres 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. E n la problemtica de la compensacin de las cargas hay tres principales objetivos: a) Correccin del factor de potencia. b) Mejoramiento de la regulacin de tensin. c) 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 E.C


8


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 lmites 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 envo I 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:


9


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 cargas En 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 (0.65 - 0.80) 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.


10

INTRODUCCINEl problema de mantener las tensiones dentro de lmites requComo la potencia reactiva no puede ser transmitida en grandeNormalmente las cargas tienen factor de potencia en atraso, Por ello la correccin del factor de potencia es la prcticaDiagrama Fasorial con carga sin compensacin.E th, Z th: Thevenin visto desde la barra de carga

conceptos fundamentales compensación de reactivos

Documents