COMPENSACIÓN REACTIVA POTENCIA REACTIVA La potencia reactiva es producida o absorbida por todos los componentes de un SEP: generadores, transformadores, líneas de transmisión, cargas y equipos de compensación reactiva.
GENERADORES Producen la potencia activa en el SEP. Poseen regulador de tensión. Factor de potencia nominal sistema aislado, generadores ale!ados de los centros de carga". Proveen sobree#citados" o absorben sub$e#citados" reactivos, limitados por: corriente de armadura, corriente de campo y el calentamiento en el n%cleo en las cercanías de las cabe&as de bobina del estator.
TRANSFORMADORES 'onsumo nominal de potencia reactiva: ( ) y *+ ) de potencia aparente nominal.
LINEAS DE TRANSMISION Las L producen potencia reactiva capacitiva" de +.+- a ./ 012r34m para tensiones de /5 41 a (++ 41.La potencia reactiva que la L consumen del SEP depende de la Potencia activa P" que transmiten: P 6 S7L, aporta reactivos al SEP. P 8 S7L, consume reactivos del SEP. P9 S7L, consume los reactivos que produce. o toma ni inyecta reactivos del SEP.
COMPENSACION REACTIVA SERIE El princi principio pio de la compen compensac sación ión en serie serie consis consiste te en contro controlar lar las ondas ondas de tensión y corriente, corriente en la línea de transmisión, ya sea mediante un cambio en la reactancia de la líne línea, a, o bien bien medi median ante te la inye inyecc cció ión n de una una tens tensió ión n en seri serie e con con la líne línea. a. La compensación serie se emplea para disminuir la reactancia de transferencia de una línea el;ctrica a la frecuencia de la red. La instalación de un condensador en serie genera energía reacti reactiva, va, que de una una forma forma auto auto regula regulada, da, compe compensa nsa una una parte parte de la reacta reactanci ncia a de transferencia de la línea. 'omo resultado se obtiene un me!or funcionamiento del sistema de transporte gracias transporte gracias a: •
aumento de la estabilidad angular del corredor de potencia
•
me!ora de la estabilidad de la tensión t ensión del corredor
•
optimi&ación optimi&ación de la división de potencias entre circuitos circuitos paralelos paralelos
La compensación en serie inserta energía reactiva en la línea de transmisión. 0ediante 0ediante esto se logra acortar virtualmente las líneas. 'omo consecuencia, el
Sin compensación
(Diagrama fasorial de tensiones sin compensación)
Con compensación
(Diagrama fasorial de tensiones con compensación)
CAPACITOR SERIE El capacitor serie se utili&a en transmisión para compensar la impedancia inductiva de líneas largas y me!orar la estabilidad del sistema y para posibilitar el reparto de carga en líneas de varios circuitos. Es un equipo de compensación reactiva autoregulante, que incrementa su potencia reactiva incrementando la capacidad de transmisión.
La selección de la configuración del esquema de compensación serie para una aplicación en particular, requiere de un estudio detallado con la finalidad de encontrar la solución de mínimo costo que ofre&ca la mayor confiabilidad. Para ello las restricciones son el perfil de tensiones, la efectividad de la compensación, p;rdidas de transmisión, sobretensiones y la pro#imidad a una subestación e#istente.
REACTOR SERIE Se utili&an en líneas de transmisión en alta y e#tra alta tensión de longitud larga .=eneran grandes cantidades de potencia reactiva cuando la condición de carga es ba!a. Es decir, la capacitancia a tierra por unidad de longitud prevalece en la impedancia de la línea. Esta energía reactiva debe ser controlada ya que pueden provocarse grandes sobretensiones en las terminales de los equipos conectados al sistema de potencia. Los reactores en derivación de potencia absorben esta energía reactiva y por lo tanto regulan el volta!e del sistema.
CAPACITOR CONTROLADOR POR TIRISTOR SERIE (TCSC) Es una compensación serie cuya magnitud es controlada por tiristores, normalmente un 'S' est< compuesto de una porción de compensación que se de!a fi!a y una porción variable, esta %ltima es la que posee tiristores para su control. El 'S' al cambiar la impedancia de una línea r
*. >educir al mínimo las p;rdidas del sistema. /. Evitar la resonancia sub$síncrona en los sistemas que tienen alto grado de 'ompensación. ?. @ividir la potencia en los sistemas con dos niveles diferentes de volta!e de ransmisión. (. Proporcionar el medio de interconectar sistemas d;biles el aumento tanto de Sincroni&ación como de compensación de torque" -. Limitar la corriente y me!orar la fuente de energía. El 'S' se utili&a para el control del flu!o de potencia, amortiguamiento de las oscilaciones de potencia PA@" o para la eliminación de la resonancia sub$síncrona SS>". El 'S' consiste en un arreglo en serie con la línea de un condensador de capacidad fi!a, que a su ve&, est< en paralelo con un '> de esta forma se obtiene un rango de variación continuo de la impedancia de compensación, permitiendo disminuir la impedancia B de la línea. Este dispositivo necesita una menor capacidad de generación de reactivos para efectuar las mismas tareas que sus contrapartes paralelas, dado que la modificación de la impedancia permite una acción mucCo m
COMPENSACION REACTIVA TIPO SHNT COMPENSACION SHNT Llamado tambi;n compensación en paralelo. 'onsiste en suministrar potencia reactiva a la línea, para aumentar la transferencia de potencia activa, manteniendo los niveles de tensión dentro de los rangos aceptables de seguridad. al como los controladores series, los elementos que se pueden conectar son los mismos, y la diferencia es que inyectan seDales de corriente al sistema en el punto de cone#ión. El mane!o de potencia activa mediante estos elementos est< condicionado por los
Diagrama equivalente de la compensación en paralelo)
CAPACITORES !SHNT" La necesidad de inyección de potencia reactiva, puesta de manifiesto por lo general en situaciones e#tremas de carga, se efect%a a trav;s de generadores, capacitares sCunt y compensadores sincrónicos. La e#plicación correspondiente a las compensaciones mediantes generadoras y compensadoras sincrónicas se efectuar< posteriormente. 0edio m
B
2
I
, condiciones de alta carga. Aperados
mediante interruptores de manera autom
REACTORES !SHNT" =eneralmente en condiciones de ba!a carga en líneas de transmisión de alta tensión, cuyas longitudes e#ceden apro#imadamente los *++4m, se origina e#cesiva potencia reactiva, la cual debe ser compensada en las barras e#tremas con la finalidad de evitar violaciones en los límites de tensión. En situación como la mencionada es usual conectar los reactores sCunt. >eactores sCunt se utili&an tambi;n como elementos de compensación en líneas largas de menor tensión -- a //+ 41" o cables, pero con menor frecuencia que en la situación mencionada anteriormente. 0edio económico para absorber potencia reactiva. 0aniobrado mec
(REACTOR MARCONA M!Ar" #$ %!)
(REACTOR CON N&C'EO DE ARE DE $ M!A !C TR&*''O)
COMPENSADOR SINCRONO >eactores y capacitores son equipos pasivos de compensación reactiva y no e!ercen un control transitorio de la tensión. @esde los aDos /+ Casta antes de los tiristores, se lograba la compensación reactiva sCuntG regulada utili&ando los compensadores síncronos. Hn compensador sincrónico es un motor sincrónico operando en vacío, usado para la generación o absorción de potencia reactiva. Seg%n sea la función desempeDada de las dos mencionadas, recibe el nombre de condensador sincrónico o compensador sincrónico de fase respectivamente 'on su instalación se incrementa la potencia de cortocircuito en su &ona de influencia. Puede me!orar el factor de potencia y controlar la tensión.
COMPENSADORES CONTROLADOS POR TIRISTORES (SVC) La evolución de la electrónica de potencia Ca CecCo posible la aparición en los %ltimos aDos de compensadores est
: >eactor controlado por tiristores a) Capacitor controlado por tiristores (TSC)
b) Reactor controlado por tiristores (TCR) En la figura se presenta un diagrama b. En ella se observa que este componente est< tambi;n formado esencialmente por dos partes, el reactor LG y el sIitcC de cone#ión formado por un tiristor bidireccional J. El control de la corriente y por lo tanto tambi;n la potencia se efect%a mediante la demora en el cierre del sIitcC de cone#ión del tiristor con respecto al paso por cero de la onda de corriente.
Hn S1' típico est< compuesto por un transformador, reactores, capacitores y tiristores bidireccionales. E#iste en la actualidad una gran variedad de esquemas
circuitales para este tipo de componentes. En las figuras *.- y *.K se aprecian dos de los esquemas m
LA ESTRCTRA DEL SEIN
COMPENSACION REACTIVA INSTALADOS EN EL SEIN
S#ESTACIÓN
TIPO
TENSION DE CONE$ION (%V)
TALARA PIRA OESTE GADALPE PARAMONGA NEVA TINGO MARIA PCALLPA INDEPENDENCI A MARCONA COTARSE A'ANGARO MA'CO LIACA MA'CO
>E2'A> >E2'A> >E2'A> >E2'A>
**+.+ **+.+ **+.+ **+.+
$*+ $*+ $*+ $?+
*+++ 5*++ 5-
>E2'A> >E2'A> >E2'A>
**+.+ **+.+ **+.+
$/+ $5 $*+
5
>E2'A> >E2'A> >E2'A> >E2'A> >E2'A> 27>E >E2'A> 27>E '2P2'7A> '2P2'7A> '2P2'7A> '2P2'7A> '2P2'7A> '2P2'7A> '2P2'7A> '2P2'7A> '2P2'7A> '2P2'7A> '2P2'7A> '2P2'7A> '2P2'7A> SE>7E '2P2'7A> SE>7E
**+.+ **+.+ **+.+ **+.+ **+.+ **+.+
*# $( ? B$(+ *+ $/ $( $+
K/ *++ *++( *++ + *++
/.5 /.5 (+.+ -+.+ -+.+ +.+ -+.+ -+.+ -+.+ -+.+ + + **+.+ **+.+
( *+ *#.*#*+ *#*+ ( /+ /+ /+ /+ ( *.( * BM**.** * BM*5.((
5+ 5-
CHIM#OTE CHIM#OTE ORO*A NEVA CHAVARRIA SANTA ROSA SAN AN SAN AN SAN AN SAN AN SAN AN LIACA LIACA COTARSE COTARSE
#ENEFICIOS DE LA COMPENSACION SHNT
CAPACIDA D (MVAR)
A&O DE PESTA EN SERVICIO
5-
*++ *++ 5K *++* *++* *++* + + *+++ *+++
. 0e!ora el factor de potencia en la red. Esto significa una mayor capacidad de transmisión y un mayor control de flu!os. *. 0e!ora la estabilidad de tensión y reduce las p;rdidas de la red. /. >educe las perturbaciones el;ctricas. ?. 0e!ora la calidad de la energía (. 2umenta la disponibilidad y confiabilidad de la red.
SIMLACIONES Para reali&ar las simulaciones de distintos escenarios ocurridos dentro del Sistema El;ctrico 7nterconectado acional SE7 Línea de ransmisión 0antaro N 'otaruse $ Socavaya" usaremos el Programa Di+Si,en-, el cual nos ayudar< a poder afian&ar los conocimientos adquiridos con respecto a la 'ompensación >eactiva tipo SCunt, tipo Serie y S1'. Los datos necesarios para la reali&ación de las simulaciones fueron e#traídos del Programa @iario de Aperación del 'AES. Para la reali&ación de esta monografía, tomamos como datos el Programa @iario de Aperación del domingo + de abril del *+* y escogimos la Cora de m<#ima demanda 2pro#imadamente a las 5pm", para poder así traba!ar con la m<#ima carga conectada al Sistema El;ctrico acional. 2 continuación reali&aremos simulaciones al Sistema El;ctrico acional, y nos concentraremos en las en la Línea 0antaro N 'otaruse $ Socavaya, la cual simularemos para distintos eventos, como por e!emplo: . Simulación del SE7 con todos los sistemas de compensación reactiva conectados al sistema. *. @escone#ión de la 'ompensación >eactiva tipo Serie de 'otaruse. /. @escone#ión de los >eactores de 'otaruse ?. @escone#ión de la 'ompensación >eactiva tipo SCunt de 'otaruse (. @escone#ión de la 'arga de la 0inera 'erro 1erde -. @escone#ión del S1' de Socavaya
. Sim/,ación 0e, SEIN con -o0os ,os sis-emas 0e compensación 1eac-i2a conec-a0os a, sis-ema.
