Redes de distribucion

1. Introducción.

Existen plantas industriales donde los procesos de producción requieren un suministro continuo de energía. Un período de interrupción, puede generar pérdidas económicas considerables. Por lo tanto, estos centros cuentan con un sistema propio de generación eléctrica. Este sistema está integrado por más de un generador, para que en casos de falla o salida a mantenimiento deun generador, siempre cuenten con generación eléctrica. Además, tienen un enlace de respaldo conectado permanentemente a la red pública.
En este artículo, se analizaron tres problemas que se pueden presentar en dichos sistemas:
• Problemas de regulación de voltaje.
• Riesgo de falla por sobre voltajes transitorios en un sistema que genera, transmite y consume la energía eléctrica en unmismo nivel de voltaje.
• Efecto de la conexión de los neutros.
2. Problemas de regulación de voltaje.
Variaciones de voltaje en la red pública
En la Fig. 2.1 se muestra un enlace típico entre un sistema de potencia radial con generación propia y la red pública. En este caso, los generadores cubren la demanda local de energía del sistema. Sin embargo, es necesario que el enlace semantenga permanentemente conectado, para casos de emergencia. En estas condiciones, los generadores tienen que tener un voltaje de generación ligeramente mayor que el voltaje de suministro de la red, para que se presente un flujo de potencia del orden de unos cuantos MW hacia la red pública.
En este arreglo, se pueden presentar problemas de regulación de voltaje, ocasionados por variaciones enla tensión de suministro de la red. Si el transformador de enlace no cuenta con cambiador de derivaciones bajo carga, la regulación de voltaje en el BUS, tiene que ser mantenida por los generadores. Automáticamente, se atrasa el factor de potencia de los generadores, incrementando su corriente de excitación.

Caída de tensión en reactores
Al tener varias fuentes de voltaje, se tiene unamayor aportación de corriente de corto circuito en el sistema. Al incrementarse la corriente de corto circuito, se tiene que incrementar la dimensión de los conductores y consecuentemente el costo de la instalación. Por otro lado, mientras mayor es la corriente de corto circuito, mayor es el peligro generado por la potencia disipada en una falla. Por esta razón, la tendencia es reducir la corrientede corto circuito. Existen dos técnicas comunes para la reducción de la corriente de corto circuito.

Una de ellas es incrementando la impedancia del transformador de enlace y otra es instalando reactores en serie con las fuentes de voltaje. De acuerdo con los estudios de corto circuito, es posible que en algún transformador de enlace, se requiera una impedancia mayor del 16%. Este valorsupera al valor máximo que tienen los fabricantes disponibles comercialmente (del orden de 15%). En la Fig. 2.2 se muestra un sistema de potencia con un bus de sincronización, en el que se conectan las fuentes de voltaje a través de reactores limitadores de corriente.
Fig. 2.2 Diagrama eléctrico de un sistema radial con generación, transmisión y consumo de carga en 13.8 kV con reactores limitadoresde corriente de corto circuito.

En la Fig. 2.3 se observa que los reactores producen una caída de tensión del orden del 2.3%, de tal manera que los generadores tienen que operar sobreexcitados para suministrar un voltaje del orden de 14.4 kV, para mantener el voltaje en el bus de enlace en 14.0 kV. Al sobrexcitar los generadores, se incrementa la concentración de flujo magnético axial en losextremos del núcleo del estator de cada generador, ocasionando una elevación en la temperatura de los extremos del núcleo. Esto puede ocasionar el envejecimiento acelerado del sistema aislante de las bobinas y de las laminaciones del estator.

Otra técnica para reducir la corriente de corto circuito, es incrementar la impedancia del transformador de enlace entre el sistema de potencia y la...