carga capacitiva



Objetivos

El objetivo de esta lección es el de presentar uno de los dispositivos empleados en las instalaciones eléctricas y basados en electrónica de potencia, como es el compensador estático de potencia reactiva. En esta lección se cubren los aspectos de modelado, comportamiento, configuración y control. El contenido de esta lección está relacionado con diferentes contenidos de lapropia asignatura, como son el estudio de armónicos, la utilización de filtros y el estudio de sistemas no-lineales. Aunque también se utilizan otros conceptos relacionados con la ingeniería eléctrica los de electrónica de potencia, la corrección del factor de potencia, y el modelo y comportamiento de las líneas de transporte. Es necesario decir que la utilización de dispositivos basados en electrónicade potencia está cada vez más extendida, y son, cada vez más, una alternativa para superar situaciones de transporte de energía eléctrica, calidad de suministro...









Introducción

Uno de los problemas habituales en ingeniería eléctrica resulta de la necesidad en introducir, bajo determinadas circunstancias, en la red elementos que controlen la potencia reactiva. Una aplicacióntípica sería la de la corrección del factor de potencia de consumos, en la que se pone en paralelo con la carga un elemento que genere (o consuma) parte de la reactiva consumida (o generada) por la carga. De esta forma, el factor de potencia del conjunto formado por la carga más el elemento de compensación es mayor que el de la carga sola (ver Ilustración 1). Las ventajas de la compensación son:• Aumento de la capacidad de transporte y dimensionado adecuado de la instalación, debido a la disminución en el valor eficaz de la intensidad consumida por el conjunto carga más equipo de
compensación

• Reducción de la pérdidas

• Mantenimiento de la tensión, debido a la relación existente entre la reactiva y la tensión

• Ahorro en facturación, según la legislación española actual lacompañía distribuidora puede aplicarle al cliente un recargo en la facturación si su consumo de reactiva supera unos determinados valores.


Ilustración 1: Ejemplo de compensación con una batería fija de condensadores.

Habitualmente el factor de potencia se corrige poniendo en paralelo con la carga a compensar, generalmente inductiva, una batería de condensadores fija (ver Ilustración 1). Noobstante, estos elementos no están exentos de inconvenientes, como por ejemplo:

• La potencia reactiva depende de la tensión

• Son elementos sensibles armónicos, ya que su impedancia disminuye con la frecuencia

• Su inclusión en la red puede provocar resonancias con los elementos inductivos existentes en ella.

• Su envejecimiento afecta la potencia reactiva que son capaces de generar.• Influyen en la estabilidad de las máquinas eléctricas presentes en la red.

Cuando se desea que la energía reactiva generada por los condensadores se adapte al posible comportamiento variable de la carga, es normal encontrar baterías de condensadores divididas en varios escalones de generación gobernados elementos mecánicos como interruptores (ver Ilustración 2). Sin embargo, y a pesar desu sencillez, la división en escalones tiene fundamentalmente los siguientes inconvenientes:

• La capacidad de adaptación al comportamiento de la carga depende del número de escalones disponibles, los cuales no sueles ser numerosos por razones tecnológicas y económicas.

• La corriente de conexión de una batería de condensadores puede alcanzar valores considerables (ver Ilustración 3).

•La utilización de elementos mecánicos para la conexión de las capacidades significa una limitación en cuanto a la velocidad de actuación y vida útil.




Ilustración 2: Compensación de reactiva mediante una batería automática de condensadores


Ilustración 3: Medida de la tensión e intensidad, a la salida de un transformador de 1600 kVA en carga, en el instante que se conecta un escalón...