II OCSE RT

Control de tensi´on
Pablo Ledesma
Universidad Carlos III de Madrid
21 de septiembre de 2008

´Indice
1. Control de potencia reactiva y control de tensi´
on
1.1. Elementos que producen o consumen potencia reactiva . . . . . .
1.2. M´etodos de control de tensi´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3

2. Reactancias y condensadores en paralelo

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3. Compensadores s´ıncronos

3

4.Compensadores est´
aticos (SVCs)
4.1. Fundamento de un sistema de compensaci´on est´atico
4.2. Reactancia controlada mediante tiristores . . . . . .
4.3. Condensadores conectados mediante tiristores . . . .
4.4. Aplicaciones t´ıpicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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5. Compensadores est´
aticos tipo STATCOM

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6.Transformadores con cambio de tomas

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7. Sistemas de excitaci´
on

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8. El control de tensi´
on en el marco regulatorio espa˜
nol

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9. Estabilidad de tensi´
on

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1.

Control de potencia reactiva y control de tensi´
on

Dados dos nudos de un sistema el´ectrico conectados entre s´ı, la diferencia
entre los valores eficaces de sus tensiones y el flujo de potencia reactiva entre
ellos est´anfuertemente relacionados. A su vez, tanto la ca´ıda de tensi´on como
el flujo de reactiva son relativamente independientes de los desfases de tensi´on
y del flujo de potencia activa. El desacoplamiento entre flujo de reactiva y ca´ıda
de tensi´on, por un lado, y flujo de activa y desfase angular de tensi´on, por otro,
es tanto mayor cuanto m´as inductivo es el car´acter de las l´ıneas, es decir, m´as
enla red de transporte que en las de distribuci´on, y tambi´en cuanto menos
cargadas est´an.
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En general, puede afirmarse que la potencia reactiva circula desde los nudos
con tensi´on mayor hacia los nudos con tensi´on menor, considerando ambas tensiones en por unidad. De la misma forma, puede afirmarse que para aumentar
la tensi´on en un nudo hay que inyectar en ´el potencia reactiva, y paradisminuir
su tensi´on hay que extraer potencia reactiva, o dicho de otro modo, inyectar
potencia reactiva negativa. Por eso es muy com´
un emplear indistintamente las
expresiones “control de tensi´on” y “control de reactiva”. El control de tensi´on
es necesario en la red por varias razones:
1. Las tensiones en los nudos deben permanecer dentro de unos l´ımites aceptables. Tanto los equipos de lasinstalaciones el´ectricas como los de los
consumidores est´an dise˜
nados para trabajar en un rango determinado de
tensi´on, por lo que la operaci´on de los mismos fuera de este rango puede
afectar a su funcionamiento o estropearlos.
2. Un buen nivel de tensi´on mejora la estabilidad del sistema.
3. El flujo de reactiva provoca p´erdidas en las l´ıneas por efecto Joule, y un
control adecuado ayuda areducir estas p´erdidas.
A lo largo del d´ıa las cargas en un sistema el´ectrico var´ıan, y con ellas la
demanda de reactiva, por lo que el sistema de control debe operar de forma
continua para corregir las desviaciones de tensi´on. Adem´as, a ser posible, la potencia reactiva debe producirse all´ı donde se necesita, con el fin de reducir los
gradientes de tensi´on y las p´erdidas del sistema. Eneste sentido el control de
tensi´on es un control esencialmente local, al contrario que el control de frecuencia, y por ello se ejecuta mediante dispositivos repartidos por todo el sistema.

1.1.

Elementos que producen o consumen potencia reactiva

Antes de abordar los distintos mecanismos utilizados para controlar la tensi´on, consideremos cu´ales son los componentes de un sistema el´ectrico queproducen o consumen potencia reactiva [1, sec. 11.2.1]:
Generadores s´ıncronos: Pueden generar o consumir potencia reactiva dependiendo de su excitaci´on. Esta capacidad est´a limitada por los m´argenes de
funcionamiento de la m´aquina, fundamentalmente la corriente m´axima en
el devanado de campo y la corriente m´axima en el devanado inducido.
Normalmente los generadores s´ıncronos est´an...