Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
La demanda de potencia activa se expresa en kilovatios (kW) o megavatios (MW). Esta energía debe ser suministrada desde una estación generadora de electricidad . Todos los arreglos en el sistema de pomos eléctricos se realizan para cumplir con este requisito básico. Aunque en el sistema de potencia alterna, la potencia reactiva siempre entra en juego. Esta potencia reactiva se expresa en Kilo VAR o Mega VAR.
La demanda de esta potencia reactiva se origina principalmente en la carga inductiva conectada al sistema. Estas cargas inductivas son generalmente circuitos electromagnéticos de motores eléctricos, transformadores eléctricos, la inductancia de redes de transmisión y distribución, hornos de inducción, iluminación fluorescente, etc. la potencia total, es decir, la suma vectorial de potencia activa y reactiva, del sistema se vuelve bastante menor.
Esta relación se conoce alternativamente como factor de potencia eléctrica , y una relación más baja indica un factor de potencia deficiente del sistema. Si el factor de potencia del sistema es bajo, la carga de amperios de la transmisión, red de distribución, transformadores , alternadores y otros tipos de equipos conectados al sistema, se vuelve alta para la potencia activa requerida. Y, por lo tanto, la compensación de la potencia reactiva se vuelve tan importante. Esto se hace comúnmente mediante un banco de condensadores.
Expliquemos en detalle: sabemos que la potencia activa se expresa = vIcosθ
Donde, cosθ es el factor de potencia del sistema. Por lo tanto, si este factor de potencia tiene menos válvula, la corriente correspondiente (I) aumenta para la misma potencia activa P.
A medida que aumenta la corriente del sistema, aumenta la pérdida óhmica del sistema. Pérdida óhmica significa que la energía eléctrica generada se pierde a medida que el calor no deseado se origina en el sistema. La sección transversal de las partes conductoras del sistema también puede tener que aumentarse para soportar una carga de amperios adicional, lo que tampoco es económico desde el punto de vista comercial. Otra gran desventaja es la mala regulación de voltaje del sistema, que se debe principalmente a un factor de potencia deficiente .
Existen principalmente dos tipos de equipos que se utilizan para compensar la potencia reactiva con este fin, a saber:
- Condensadores síncronos
- Condensadores estáticos o bancos de condensadores
Los condensadores síncronos pueden producir potencia reactiva y se puede regular la producción de potencia reactiva. Debido a esta ventaja de regulación, los condensadores síncronos son muy adecuados para corregir el factor de potencia del sistema, pero este equipo es bastante caro en comparación con los condensadores estáticos. Es por eso que los condensadores síncronos están justificados para usarse solo para la regulación de voltaje de un sistema de transmisión de muy alto voltaje.
La regulación en capacitores estáticos también se puede lograr en cierta medida dividiendo el banco de capacitores total en 3 sectores de relación 1: 2: 2. Esta división permite que el capacitor funcione en 1, 2, 1 + 2 = 3, 2 + 2 = 4, 1 + 2 + 2 = 5 pasos. Si se requieren aún más pasos, la división se puede hacer en la relación 1: 2: 3 o 1: 2: 4. Estas divisiones encarecen el banco de condensadores estáticos, pero aún así el costo es mucho menor que los condensadores síncronos.
Se encuentra que se puede lograr el máximo beneficio de los equipos de compensación cuando se conectan al lado de carga individual. Esto es posible de manera práctica y económica solo mediante el uso de condensadores de clasificación pequeña con carga individual, no mediante el uso de condensadores síncronos .
Indice de contenidos
Banco de condensadores estáticos
Los condensadores estáticos se pueden subdividir en dos categorías,
Estas categorías se basan principalmente en los métodos de conexión del banco de condensadores con el sistema. Entre estas dos categorías, los condensadores de derivación se utilizan más comúnmente en el sistema de energía de todos los niveles de voltaje.
Existen algunas ventajas específicas de usar condensadores de derivación como,
- Reduce la corriente de línea del sistema.
- Mejora el nivel de voltaje de la carga.
- También reduce las pérdidas del sistema.
- Mejora el factor de potencia de la fuente de corriente.
- Reduce la carga del alternador.
- Reduce la inversión de capital por megavatio de carga.
Todos los beneficios mencionados anteriormente provienen del hecho de que el efecto del condensador reduce la corriente reactiva que fluye a través de todo el sistema.
Un condensador de derivación consume una cantidad casi fija de corriente principal que se superpone a la corriente de carga y, en consecuencia, reduce los componentes reactivos de la carga y, por lo tanto, mejora el factor de potencia del sistema.
Los condensadores en serie, por otro lado, no tienen control sobre el flujo de corriente. Como estos están conectados en serie con la carga, la corriente de carga siempre pasa a través del banco de condensadores en serie. En realidad, la reactancia capacitiva del condensador en serie neutraliza la reactancia inductiva de la línea y, por lo tanto, reduce la reactancia efectiva de la línea.
De ese modo, se mejora la regulación de voltaje del sistema. Pero una batería de condensadores en serie tiene una gran desventaja. Durante condiciones de falla, el voltaje a través del capacitor puede elevarse hasta 15 veces más que su valor nominal. Por lo tanto, el condensador en serie debe tener un equipo de protección sofisticado y elaborado. Debido a esto, el uso de condensadores en serie se limita únicamente al sistema de voltaje extra alto.
Condensador de derivación
Construcción del condensador de derivación
Las partes activas de la unidad condensadora están compuestas por dos láminas de aluminio separadas por papeles impregnados. El grosor de los papeles puede variar de 8 micrones a 24 micrones dependiendo del nivel de voltaje del sistema. El espesor del papel de aluminio es del orden de 7 micrones. Para aplicaciones de bajo voltaje, puede haber una capa de papel impregnado de espesor adecuado entre las láminas, pero para aplicaciones de voltaje más alto, se coloca más de una capa de papel impregnado entre la lámina de aluminio para evitar la circulación no deseada de corriente de cortocircuito entre las láminas debido a presencia de asuntos de conducción en los papeles.
Las secciones del condensador se enrollan allí después de aplanarlas, comprimirlas en paquetes, encerrarlas en múltiples capas de papel aislante pesado y colocarlas en los contenedores. Cuando la tapa se ha soldado al recipiente, la unidad del condensador se seca y se integra en autoclaves grandes mediante una combinación de calor y vacío. Una vez que el papel está completamente seco y todos los gases eliminados del aislamiento, el tanque del condensador se llena con impregnante desgasificado al mismo vacío.
En las primeras etapas de desarrollo, generalmente era aceite aislante mineral el que se usaba como impregnante. Esto ahora ha sido reemplazado por la mayoría de los fabricantes con líquidos sintéticos del grupo difenilo clorado con diferentes nombres comerciales. El aceite mineral aislante tiene una conductividad eléctrica muy baja y una rigidez dieléctrica muy alta. Pero tiene, sin embargo, algunos inconvenientes como,
- Tiene una constante dieléctrica baja.
- La distribución de voltaje en el aceite mineral no es uniforme.
- Es muy inflamable.
- Está sometido a oxidación.
Con el impregnante sintético es muy posible fabricar una unidad de condensador más pequeña con una clasificación de voltaje más alta. La clasificación de voltaje de la unidad de condensador está restringida dentro de ciertos límites debido al bajo voltaje, el costo por kilo de VAR aumenta. Para aplicaciones de alto voltaje, se conectan números de unidades de condensadores en combinaciones en serie y en paralelo para formar un banco de condensadores para el voltaje requerido y las clasificaciones de Kilo VAR. Por ejemplo, cuando se va a poner en servicio un banco de capacitores de 5.1 Mega VAR en un sistema de 11 kV, cada unidad del banco está hecha de 11 kV nominales. En esta instalación, el requisito por fase de Mega VAR es 5.1 / 3 = 1.7.
En esta instalación, debe haber solo una unidad de condensador conectada en serie y 17 de estas unidades están conectadas en paralelo para cumplir con el requisito de mega VAR de una fase. Para el sistema trifásico, tres de estos grupos de unidades de condensadores están conectados entre sí en forma de estrella o delta. Muestremos otro ejemplo para una mejor comprensión. Cuando se va a instalar un banco de 5.4 Mega VAR en un sistema trifásico de 33 kV.
Habrá tres unidades de condensadores conectadas en serie y seis de dichas combinaciones en serie se conectarán en paralelo para satisfacer la demanda de 1.8 Mega VAR por fase. Las mismas unidades de condensadores también se pueden utilizar para sistemas de 132 kV. Para eso , las combinaciones en serie y en paralelo de las unidades de condensadores básicos se ensamblarán según el requisito de mega VAR.
