Idealmente en un Sistema Eléctrico de Potencia de C.A el voltaje y la frecuencia en cada punto de suministro deben ser constantes, adicionalmente el voltaje libre de armónicos y el factor de pote potenc ncia ia unit unitar ario io.. En par parcu cula larr, esto estoss par parme metr tros os debe deben n ser ser inde indepe pend ndie ient ntes es de las las caracter!scas caracter!scas y ma"nitudes de las car"as. #e lo e$puesto se desprende %ue la calidad de suministro se puede cuan&car en tanto el sistema se acer%ue a las condiciones ideales anotadas, estos es voltaje y frecuencia constantes, constantes, factor factor de potencia potencia cercano a la unidad y %ue sean balanceados, balanceados, cuando se trate trate de sistemas sistemas trifsicos. En un S.E. S.E.P P una una de las las caus causas as %ue %ue pued puede e dete deteri rior orar ar la cali calida dad d del del sumi sumini nist stro ro,, son son las las variaciones de la car"a %ue se presenten en el sistema' este deterioro puede ser corre"ido por compensación esto es entre"ando o absorbiendo cierta candad de potencia reacva.
FACTOR DE POTENCIA (El factor de potencia es una medida de la e&ciencia o rendimiento eléctrico de un receptor o sistema eléctrico(. Es un indicador cualitavo y cuantavo del correcto aprovec)amiento de la ener"!a eléctrica. *ambién podemos decir, decir, el factor de potencia es un término uli+ado para describir la candad de ener"!a eléctrica %ue se )a converdo en trabajo. Como el factor de potencia cambia de acue acuerd rdo o al cons consum umo o y po po de car" car"a, a, repa repasa sare remo moss al"u al"uno noss conc concep epto toss para para e$pr e$pres esar ar matemcamente matemcamente el factor de potencia.
¿QUÉ ES LA POTENCIA? a potencia se puede de&nir como la capacidad para efectuar un trabajo, en otras palabras, como la ra+ón de transformación, variación o transferencia de ener"!a por unidad de empo. E$isten tres pos de potencia
Actva.-os diferentes disposivos eléctricos convierten ener"!a eléctrica en otras formas de ener"!a como- mecnica, lum!nica, térmica, %u!mica, entre otras. Esta ener"!a corresponde a la ener" ener"!a !a l o potenc potencia ia acva acva o simple simplemen mente te potenc potencia, ia, simila similarr a la consum consumida ida por una resistencia. resistencia. E$presada en /a0s.
Reactva.- os motores, transformadores y en "eneral todos los disposivos eléctricos %ue )acen uso del efecto de un campo electroma"néco, re%uieren potencia acva para efectuar un trabajo l, mientras %ue la potencia reacva es uli+ada para la "eneración del campo ma"néco, almacenaje de campo eléctrico %ue en s!, no produce nin"n trabajo.
Aparene.- Es la %ue resulta de considerar la tensión aplicada al consumo de la corriente %ue éste demanda. Es también la resultante de la suma de los vectores de la potencia acva y la potencia reacva. Esta potencia es e$presada en volts1amperes 23A4 a medición de potencia en corriente alterna es ms complicada %ue la de corriente connua debido al efecto de los inductores y capacitores. Por lo %ue en cual%uier circuito de corriente alterna e$isten estos tres parmetros parmetros de inductancia, capacitancia y resistencia en una variedad de combinaciones.
¿POR QUÉ EXISTE A!O FACTOR DE POTENCIA?
a potencia reacva, es necesaria para producir el 5ujo electroma"néco %ue pone en funcionamiento elementos como- motores, transformadores, lmparas 5uorescentes, e%uipos de refri"eración, entre otros. Cuando la candad de estos e%uipos es apreciable, un alto consumo de ener"!a reacva puede producirse como consecuencia. Entre las principales consecuencias de un bajo factor de potencia podemos mencionar los si"uientes-
A"#en$ en %a c$rr&ene.- Incrementan las pérdidas por efecto 6oule las cuales son una función del cuadrado de la corriente, ejemplo- 1os cables entre el medidor y el usuario 1os embobinados de los transformadores de distribución 1#isposivos de operación y protección
A"#en$ en %a ca'(a (e en)&*n.- resultando en un insu&ciente suministro de potencia a las car"as, éstas sufren una reducción en su potencia de salida. Esta ca!da de tensión afecta a1Embobinados de transformadores de distribución 1Cables de alimentación 1Sistema de protección y control
¿POR QUÉ RESULTA DA+INO , CARO ANTENER UN A!O FACTOR DE POTENCIA? Al suscriptor
Aumento de la intensidad de corriente
Pérdidas en los conductores y fuertes ca!das de tensión
Incrementos de potencia de las plantas, transformadores, reducción de su vida l y reducción de la capacidad de conducción de los conductores
a temperatura de los conductores aumenta y esto disminuye la vida de su aislamiento.
Aumentos en sus facturas por consumo de electricidad.
A la empresa distribuidora de ener"!a
7ayor inversión en los e%uipos de "eneración, ya %ue su capacidad en 83A debe ser mayor, para poder entre"ar esa ener"!a reacva adicional. 7ayores capacidades en l!neas de transmisión y distribución as! como en transformadores para el transporte y transformación de esta ener"!a reacva. Elevadas ca!das de tensión y baja re"ulación de voltaje, lo cual puede afectar la estabilidad de la red eléctrica.
a compensación de potencia reacva es indispensable para una correcta "esón técnica y económica de un sistema eléctrico en 7*. os bene&cios obtenidos son-
Opt#&ac&*n /cn&ca
Ayuda al control de la tensión a lo lar"o del sistema de transporte y distribución
#escar"a de las l!neas de transporte y los transformadores de potencia
9educción del nivel de pérdidas del sistema
Opt#&ac&*n ec$n*#&ca
9educción del coste de la ener"!a reacva facturable 2recar"o se"n pa!s y tarifa4
9educción del coste económico oculto por efecto 6oule en las l!neas de transporte
Permite un mejor rao 2:;<:3A4 de uli+ación de las instalaciones.
=sicamente debemos compensar en 7* cuando se trate de-
S&)e#a) (e 0enerac&*n1 ran)p$re 2 (&)r&3"c&*n os puntos ms usuales donde se reali+a la compensación de ener"!a reacva son las l!neas de evacuación de centrales de "eneración 2par%ues eólicos, )idroeléctricas, etc4, subestaciones receptoras o de distribución, y nudos de distribución.
In)a%ac&$ne) &n(")r&a%e) c$n (&)r&3"c&*n 2 c$n)"#$ en T Por re"la "eneral, las instalaciones %ue distribuyen y consumen ener"!a en 7* son suscepbles de ser compensadas, como por ejemplo centros de bombeo, desalini+adoras, papeleras, cementeras, industria petro%u!mica, acer!as, etc.
In)a%ac&$ne) &n(")r&a%e) c$n (&)r&3"c&*n en T 2 c$n)"#$ en T >ormalmente se reali+a la compensación en =* debido a %ue se trata de potencia pe%ue?as y con un nivel de 5uctuación de la demanda rpida en comparación con 7*. >o obstante si el nmero de centros de transformación y el consumo de ener"!a reacva son elevados y presentan poca 5uctuación de car"a, se debe proponer la compensación de ener"!a reacva en 7*.
CAPACITORES El condensador eléctrico o capacitor eléctrico almacena ener"!a en la forma de un campo eléctrico y se llama capacitancia o capacidad a la candad de car"as eléctricas %ue es capa+ de almacenar.
ANCO DE CAPACITORES Conjunto de dos o ms capacitores interconectados entre s! e inte"rados en un solo "abinete, %ue puede incluir accesorios, descar"adores, protecciones eléctricas, barras o cables de intercone$ión, disposivos de cone$ión y descone$ión, e%uipos de control y envolvente o estructura soporte. a determinación de uli+ar bancos de capacitores &jos o automcos, est en función de la capacidad para la corrección del factor de potencia, tomando en cuenta, cuando la demanda de potencia reacva de la car"a %ue se pretende compensar es menor o variable, o cuando se pretende compensar car"as fuertemente variables. o anterior, lo debe de&nir el usuario.
COPONENTES DE UN ANCO DE CAPACITORES. os bancos de capacitores &jos deben contener como m!nimo los si"uientes componentes
Interruptor de potencia.
Capacitores.
@usibles.
Cuc)illa seccionadora de operación sin car"a, para cone$ión aislada de erra.
E%uipo de protección, control y medición 2interruptores, fusibles de control, relevadores, transformadores de instrumento4. Apartarrayos. Accesorios 2conmutadores, lmparas de se?ali+ación, aisladores, soportes, +apatas conectoras, torniller!a, entre otros4.
os bancos de capacitores automcos deben contener como m!nimo los si"uientes componentes
Interruptor de potencia.
Capacitores.
9eactor limitador de corriente de ma"ne+ación 2inrus)4. 2Este componente dentro de un banco de capacitores ene la función de atenuar el transitorio en la onda de tensión, %ue se "enera por la cone$ión y descone$ión del banco de capacitores.4
#esconectador o interruptor de cada paso del banco de capacitores.
@usibles.
Controlador de factor de potencia.
Cuc)illa seccionadora de operación sin car"a, para cone$ión aislada de erra.
E%uipo de protección, control y medición 2interruptores, fusibles de control, relevadores, transformadores de instrumento4.
Apartarrayos.
9eactor de <ro de armónicas anrresonante o <ros de armónicas
Accesorios 2conmutadores, lmparas de se?ali+ación, aisladores, soportes, +apatas conectoras, torniller!a, entre otros4.
C$nr$%a($r (e 4ac$r (e p$enc&a. #ebe controlar la operación del banco de capacitores en forma automca, como lo re%uiera la potencia reacva del sistema, proporcionando las se?ales de control %ue se re%uieren para el cierre y disparo de cada uno de los desconectadores o interruptores en cada sección de capacitores. #eben cumplir como m!nimo con las caracter!scas si"uientes-
7edición de factor de potencia en ran"o desde B por ciento inducvo )asta B por ciento capacivo. Ajuste del factor de potencia desde B por ciento inducvo )asta D por ciento capacivo. 9e"ulación de empo entre pasos para dar 5e$ibilidad a la operación del sistema 2de a B se"undos4.
Control de pasos pro"ramable.
Indicación de pasos o escalones conectados.
Alarmar ante los si"uientes eventoso
=ajo factor de potencia.
o
Pérdida de un paso de capacitores.
o
Pasos defectuosos de capacitores.
o
Sobrecorriente.
o
Sobrecar"a térmica.
o
Sobrecar"a armónica.
PROTECCION DEL ANCO DE CAPACITORES. El banco de capacitores debe ser prote"ido contra cortocircuito, falla a erra, sobrecorrientes y sobretensiones. a protección contra fallas de cortocircuito debe ser a través de un interruptor de potencia en vac!o o )e$a5uoruro de a+ufre 2S@F4, po removible. El interruptor debe ser dise?ado para corrientes capacivas para maniobra de los bancos. os bancos de capacitores deben prote"erse contra sobretensiones y sobrecorrientes, por medio de relevadores de sobrecorriente %ue se ajustan para disparar el interruptor cuando la corriente e$cede el l!mite permido a capacidad o ajuste del disposivo de protección contra sobrecorriente debe ser tan bajo como sea facble. os interruptores y disposivos de protección y de cone$ión deben ser capaces de resisr los esfuer+os electrodinmicos y térmicos, los cuales son causados por las sobrecorrientes transitorias de alta amplitud y alta frecuencia %ue pueden ocurrir en la maniobra de cone$ión. El =anco de capacitores para media tensión no debe tener interruptor de protección en vac!o o )e$a5uoruro de a+ufre 2S@F4, cuando el tablero de media tensión %ue lo alimente se encuentre en el mismo cuarto de tableros Para la protección individual de los capacitores, se deben suministrar fusibles, con los valores re%ueridos para la protección por corrientes de sobrecar"a y corto circuito. En caso de falla de
al"una unidad capaciva, debe operar el fusible correspondiente permiendo %ue el banco conne operando. os fusibles deben soportar las corrientes de ener"i+ación %ue se presentan al conectar el banco de capacitores. a corriente y capacidad interrupva del fusible debe cumplir con la corriente nominal del capacitor y con la potencia de corto c ircuito del sistema. os bancos de capacitores deben emplear fusibles de alta capacidad interrupva. Para los bancos de capacitores conectados en estrella con neutro 5otante, debe considerarse un sistema de protección contra desbalance "enerado por pérdida de fase, fallas en unidades capacivas u otras causas, por medio de un relevador de desbalance de neutro, como lo establece a la IEEE CG.DD1HBBB 29HBBF4. Cada una de las secciones o pasos del banco de capacitores debe tener un es%uema de protección.
TIPOS DE PRUEAS A LOS CAPACITORES. Pruebas de runa de capacitores.
7edición de capacitancia. #e medición de la tan"ente del n"ulo de pérdidas en el capacitor a temperatura elevada.
Prueba de tensión entre terminales.
Prueba de tensión corriente alterna entre terminales y contenedor.
Prueba de disposivo interno de descar"a.
Prueba de )ermecidad.
Prueba de descar"a en fusibles internos.
Prueba de aislamiento.
7edición de resistencia de descar"a.
Pruebas de protopo 2pruebas de dise?o4 de capacitores.
Estabilidad térmica. #e medición de la tan"ente del n"ulo de pérdidas en el capacitor a temperatura elevada.
*ensión entre terminales y contenedor.
*ensión de impulso por rayo entre terminales y contenedor.
#escar"a de corto circuito.
#escone$ión en fusibles internos 2si aplica4.
NORAS IEEE C56.78.79:;;; . ea%-c%a( )&c@0ear 2*ablero blindado4. IEEE C56.;;97888 . B"&(e 4$r @e pr$ect$n $4 )@"n capac&$r 3an) 2u!a para la protección de bancos de capacitores en cone$ión paralelo4.
IEEE :978:7. San(ar( 4$r )@"n p$er capac&$r) 2Estndar para capacitores de potencia en cone$ión paralelo4.
%EEE =:;-:;;7. Rec$##en( Practce) an( Re"&re#en) 4$r ar#$n&c C$nr$% &n E%ecr&ca% P$er S2)e#). 2Prccas recomendadas y re%uerimientos para control de armónicas en sistemas eléctricos de potencia4.
%EEE :85978:8. B"&(e 4$r app%&cat$n $4 )@"n p$er capac&$r) 2u!a de aplicación para capacitores de potencia en cone$ión paralelo4.
CP-:97888 . S@"n capac&$r) 2Capacitores en cone$ión paralelo4. NEA ICS G978:8. App%&cat$n 0"&(e%&ne 4$r er#&na% 3%$c) 2Productos de control de automa+ación industrial y sección de sistemas. =lo%ues *erminales4.
N&ve% (e a&)%a#&en$ <IL> Son los niveles de aislamiento %ue )an de cumplir se"n >orma IEC FBJ1J y IEC FBBJ1J. Estos niveles de tensión dependern de la tensión ms elevada del e%uipo, o por factores e$ternos como la altud o ambientes salinos.
Hr0ene) (e e#pera"ra a#3&ene Condiciones ambientales m$imas donde se pueden uli+ar los condensadores de 7* se"n >orma IEC FBJ1J.
N&ve%e) (e )$3reen)&$ne) >iveles de sobretensiones admisibles de forma espordica y no connuada, se"n >orma IEC FBJ1J.
