Análisis Teórico Indice Consideraciones en cuanto a la protección de bancos de condensadores



4.3.1.- Condensador Sincrónico.
4.3.2.- Condensador Estático.
4.3.3.- Regulación por Modificación de la Reactancia.
4.3.4.- Regulación por Voltaje Adicional.

La ecuación (4.6) indica que para reducir la caída de tensión , es necesario minimizar el transporte de potencia reactiva, la que debería ser suministrada, en la medida que fuese posible, en el mismo punto de consumo. Este procedimiento se conoce con el nombre de Conexión de Potencia Reactiva, para ello se dispone de condensadores sincrónicos, condensadores estáticos.

La regulación de tensión por conexión de potencia reactiva, se fundamenta en la posibilidad de conectar potencia reactiva capacitiva en ciertos puntos de una red. En lo que sigue se dará una breve referencia de los aparatos destinados a cumplir estas funciones.

4.3.1 Condensador Sincrónico. inicio de la página

En esencia éste, es un motor síncrono diseñado para trabajar en vacío y con un amplio rango de regulación.

Las máquinas síncronas son susceptibles de trabajar con potencia reactiva inductiva o capacitiva según el grado de excitación del campo. Si están sobre excitadas se comportan como condensadores. Por el contrario si están sub-excitadas se comportan como inductancias.

La potencia de un condensador sincrónico en condiciones de sobre-excitación, está limitada por la temperatura. En condiciones de sub-excitación, la potencia queda limitada por la estabilidad de la máquina.

4.3.2 Condensador Estático inicio de la página

La función de un condensador estáticos conectado en paralelo, sea una unidad o grupo de unidades, es la de suministrar la potencia reactiva demandada en el punto en que está instalado. Por sus características, de tomar una corriente adelantada prácticamente en 90 con respecto al voltaje, un condensador estático tiene el mismo efecto que un condensador sincrónico. Por lo tanto permite compensar, en forma total o parcial, la componente reactiva de la corriente demandada por un consumo inductivo.

Algunos de los efectos que justifican la aplicación de los condensadores estáticos en paralelo con consumos inductivos son los siguientes:

•  Permite reducir al valor deseado la componente reactiva de la corriente de línea.

•  Mejora la regulación de la línea.

•  Reduce las pérdidas en la línea.

•  Mejora el factor de potencia en los generadores.

•  Permite obtener mayor potencia activa de los generadores, transformadores y líneas.

4.3.3 Regulación por Modificación de la Reactancia inicio de la página

El condensador estático también juega un papel importante como elemento regulador cuando se le instala en serie en una línea de transmisión o de distribución. El comportamiento de un condensador estático conectado en paralelo ha sido bien analizado y puede predecirse con exactitud. No puede decirse lo mismo cuando el condensador esta conectado en serie, la diferencia de comportamiento estriba en la conexión. El condensador en paralelo esta conectado a la línea y sometido al pleno voltaje de esta. El condensador en serie esta sometido a la plena corriente de la línea y a la corriente de falla, en caso de cortocircuito aguas abajo del condensador. Mientras el condensador en paralelo permanece aproximadamente constante, la caída de voltaje a través del condensador conectado en serié, varía instantáneamente con la carga. Es esta característica del condensador en serie, junto con el hecho de que esta caída es de sentido opuesto a la caída inductiva de la línea, lo que hace al condensador conectado en serie, un dispositivo muy útil en ciertas aplicaciones en las redes de energía.

Se debe recordar que en una línea sencilla con carga inductiva, la caída de voltaje es aproximadamente (4.15).

 

(4.15)

 

En que R 1 y X 1 son la resistencia y la reactancia inductiva de la línea, respectivamente. Cuando el es mayor que el valor aceptable puede reducirse el segundo término por la intercalación de un condensador estático de reactancia X c en serie con la línea. En estas condiciones la caída de voltaje se reduce a la siguiente ecuación (4.16).

 

(4.16)

 

Si X c = X 1 la caída de voltaje se reduce a .

El condensador en serie es especialmente apto para reducir el parpadeo de luces producido por fluctuaciones rápidas y repetitivas de la carga ocasionadas por partidas frecuentes de motores, operación de soldadoras, hornos eléctricos, etc. Evidentemente, para mejorar las condiciones del voltaje o para reducir el parpadeo de luces en un punto dado, el condensador en serie, debe estar ubicado aguas arriba del punto considerado.

Tratándose de líneas de transmisión, la aplicación de condensadores en serie se orienta no a mejorar la regulación de voltaje, sino a aumentar la capacidad de transmisión y mejorar la estabilidad eléctrica del sistema.

4.3.4 Regulación por Voltaje Adicional inicio de la página

Variando la relación de vueltas entre primario y secundario de un transformador o auto transformador, se regula el nivel de tensión en los diversos centros de consumo. Con este objeto los transformadores van provistos de derivaciones en sus bobinados y de un dispositivo cambiador de derivaciones.

El cambio de derivaciones puede hacerse en vacío o bajo carga, siendo ésta última, la que permite la regulación automática. El cambio de derivaciones en vacío, exige la desconexión previa del transformador y su operación es siempre manual. El cambio de taps por el control remoto mediante algún mecanismo o motor eléctrico, se emplea para ajustar el voltaje en algunos procesos que permiten la interrupción de energía (transformador des-energizado) por algunos segundos, tales, como, hornos eléctricos y otros.

Desde hace algunos años se han desarrollado mecanismos y dispositivos que permiten hacer el cambio de derivaciones manual o automáticamente en un transformador sin necesidad de desenergizar el transformador y desconectar la carga, permitiendo así la regulación de voltaje en grandes bloques de potencias (desde algunos KVA hasta cientos de MVA y altas tensiones desde volts a cientos de KV), sin interrupción de la energía a la carga. El cambio de derivaciones bajo carga permite mantener un voltaje secundario constante con voltaje primario variable, controlar el voltaje secundario para carga variable, controlar el flujo de potencia reactiva entre dos ramas de una red en anillo cerrado, etc. La regulación se hace por pasos, estando la magnitud de los pasos determinada por la calidad de la regulación necesaria. El mecanismo con que se hace el cambio de taps recibe el nombre de Cambiador de Derivaciones Bajo Carga (Load Tap Changer).

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