Capacitores

Aplicación de Condensadores en circuitos de distribución
Ingeniero Guillermo Rodriguez Reynell ABB Power Products Technology Division Miami

Guatemala, Noviembre 7, 2001

Introducción
Los condensadores cuando se conectan en shunt son una fuente estática de corriente reactiva. Esta propiedad de los condensadores es usada para disminuir los costos de operación de los sistemas de distribucióneléctrica. La aplicación de condensadores ha demostrado que produce ahorros en el sistema al evitar que la potencia reactiva sea entregada por los generadores. La selección de la ubicación y tamaño de los condensadores es determinada por el análisis técnicoeconómico del sistema. En este artículo no se pretende dar una nueva teoría de aplicación sino hacer una revisión teórica y dar una serie deconsejos útiles basados en la experiencia del autor que facilitan la aplicación de los condensadores,

Teoría básica en la aplicación de condensadores
Las cargas inductivas se representan con el triángulo de potencia como sigue:

kVA kVAR

φ φ φ
kW

Donde: KW KVAR KVA φ : Potencia activa de la carga : Potencia reactiva inductiva de la carga : Potencia aparente de la carga : Angulo entrela potencia activa y la potencia reactiva

El sentido de la potencia reactiva generada por los condensadores se opone al sentido de la potencia reactiva inductiva. Por lo tanto al añadir en el mismo sitio de la carga reactiva inductiva un capacitor con una potencia reactiva de kVAc se tiene un nuevo triángulo de potencias:

kVA

kVAc

kVAR

φ
kW

kVAn

θ

kVARn

Donde: KVAc KVARnKVAn θ : Potencia reactiva del condensador : Potencia reactiva inductiva nueva = kVAR – kVAc : Potencia aparente nueva en el sitio : Nuevo ángulo entre la potencia activa y la potencia reactiva

De las dos figuras anteriores se puede concluir que al aplicar los condensadores se mejoró el factor de potencia en el sitio de aplicación, también se puede concluir que la potencia aparente en el sitioes ahora menor y por lo tanto si asumimos que la tensión es la misma entonces podemos concluir que la corriente ha disminuído.

Efectos de la aplicación de condensadores Reducción de la corriente de la línea
En las figuras anteriores solo hemos encontrado la aplicación de condensadores puntuales. Ahora coloquemos la carga al extremo de una línea. Asumamos que la línea tiene parámetros R y X yque la carga tiene un ángulo de potencia θ.

IL ICarga Es ER

El diagrama vectorial de la caida de tensión en la línea es como sigue:

Es IX
θ

IL

ER

IR

En este caso el subindice R quiere decir receptor y S emisor. Al no tener condensadores en el extremo la corriente de línea y la corriente de la carga son iguales. Al aplicar condensadores en el extremo receptor la corriente decarga sigue igual pero la corriente de línea varía tal como se muestra en los diagramas siguientes:

Es

IL

ER ICarga

Ilínea

Icarga

θ

Iconde

ER

La expresión para la corriente de línea nueva es:

Ilinea = Icarga cosθ - j Icarga senθ + j Icondensador θ θ
Al dividir esta expresión por la corriente de la carga se tiene:

Ilinea ______ Icarga

= cosθ - j ( senθ - ckva)θ θ

En donde:

ckva = Icondensador/Icarga = kVAR/kVA
La reducción de la corriente de línea en por unidad se puede obtener al substraer la ecuación anterior de la unidad o sea

| Ilínea | = 1 -

cos θ + (sen θ - ckva)

2

2

Esta expresión esta tabulada en el Anexo 1. Ejemplo: Una línea de 13.2 kV lleva una carga de 1000 kVA con factor de potencia 0.8, en que porcentaje se reduce lacorriente de la línea si se añaden 240 kVAR en condensadores en el extremo de la carga. 1000 kVA con factor de potencia 0.8 tienen 800 kW y 600 kVAR, 120 kVA son el 40% de la carga reactiva, por lo tanto de acuerdo con la tabla del Anexo 1 la corriente de la línea se reduce en un 17.54%

Mejoramiento del nivel de voltaje
El análisis de tensiones del sistema radial mostrado es:

ER = Es –...