Compensaci贸n de serie

<p>Definici贸n: La compensaci贸n en serie es el m茅todo para mejorar el voltaje del sistema conectando un capacitor en serie con la l铆nea de transmisi贸n. En otras palabras, en la compensaci贸n en serie, la potencia reactiva se inserta en serie con la l铆nea de transmisi贸n para mejorar la impedancia del sistema. Mejora la capacidad de transferencia de potencia de la l铆nea. Se utiliza principalmente en l铆neas de tensi贸n extra y ultra alta.

Índice de contenidos

Ventajas de la Compensaci贸n en Serie

La compensaci贸n en serie tiene varias ventajas, como que aumenta la capacidad de transmisi贸n, mejora la estabilidad del sistema, controla la regulaci贸n de voltaje y asegura una divisi贸n de carga adecuada entre alimentadores paralelos. Estas ventajas se analizan a continuaci贸n.

  • Aumento de la capacidad de transferencia de energ铆a: La transferencia de potencia a trav茅s de una l铆nea viene dada por

serie-compensaci贸n-ecuaci贸n-1

donde P1 鈥 potencia transferida por fase (W)
Vs – voltaje de fase final de env铆o (V)
Vr – voltaje de fase del extremo receptor
XL – reactancia inductiva en serie de la l铆nea
未 鈥 谩ngulo de fase entre Vs y Vr

Si un capacitor con una reactancia de capacitancia Xc se conecta en serie con la l铆nea, la reactancia de la l铆nea se reduce de XL a (XL鈥 Xc). La transferencia de potencia est谩 dada por

compensaci贸n en serie

serie-compensaci贸n-ecuaci贸n-2serie-compensacion-ecuacion-3-donde, serie-compensacion-ecuacion-4-El factor k se conoce como grado de compensaci贸n o factor de compensaci贸n. Por lo tanto, la compensaci贸n por unidad viene dada por la ecuaci贸n porcentualsereis-ecuacion-de-compensacion-7 la compensaci贸n viene dada por la ecuaci贸n

serie-compensacion-ecuacion-8Donde XL = reactancia inductiva serie total de la l铆nea por fase
XC = reactancia capacitiva del banco de capacitores por fase
En la pr谩ctica, k se encuentra entre 0,4 y 0,7. Para k = 0,5,

serie-compensacion-ecuacion-5As铆, la transferencia de potencia se duplica con una compensaci贸n del 50 %.

  • Mejora en la Estabilidad del Sistema 鈥 Para la misma transferencia de potencia y para el mismo valor de voltaje final de env铆o y recepci贸n, el 谩ngulo de fase 未 en el caso de la l铆nea de impedancia en serie es menor que para la l铆nea no compensada. El valor reducido de 未 da una mayor estabilidad.
  • Divisi贸n de carga entre l铆neas paralelas 鈥 Los condensadores en serie se utilizan en sistemas de transmisi贸n para mejorar la divisi贸n de carga entre l铆neas paralelas. Cuando la nueva l铆nea con gran capacidad de transferencia de energ铆a se conecta en paralelo con una l铆nea ya existente, entonces es dif铆cil cargar la nueva l铆nea sin sobrecargar la l铆nea anterior. En tal caso, la compensaci贸n en serie reduce la reactancia en serie y la divisi贸n de carga adecuada entre circuitos paralelos se puede hacer f谩cilmente. La divisi贸n de carga aumenta la capacidad de transferencia de energ铆a del sistema y reduce las p茅rdidas.
  • Control de Voltaje 鈥 En el capacitor en serie, hay un cambio autom谩tico en Var (potencia reactiva) con el cambio en la corriente de carga. As铆, las ca铆das en los niveles de tensi贸n debidas a variaciones repentinas de carga se corrigen instant谩neamente.

Ubicaci贸n del capacitor en serie

La ubicaci贸n del capacitor en serie depende de la consideraci贸n econ贸mica y t茅cnica de la l铆nea. El condensador en serie puede estar ubicado en el extremo de env铆o, en el extremo de recepci贸n o en el centro de la l铆nea. A veces se ubican en dos o m谩s puntos a lo largo de la l铆nea.

El grado de compensaci贸n y la caracter铆stica de la l铆nea deciden la ubicaci贸n de los condensadores. Su instalaci贸n en la terminal brinda la facilidad de mantenimiento, pero la sobretensi贸n que aparece en las terminales de los capacitores en condiciones de falla sobrecargar谩 el capacitor.

Los condensadores se instalan en la estaci贸n de conmutaci贸n intermedia de l铆neas comparativamente largas. La ubicaci贸n en el centro de la l铆nea tambi茅n redujo la calificaci贸n del capacitor. La clasificaci贸n del capacitor en serie est谩 dada por

serie-compensacion-ecuacion-9-donde I es la corriente de l铆nea. Los bancos de capacitores consisten en peque帽as unidades conectadas en serie, en paralelo o ambas para obtener el voltaje deseado y la clasificaci贸n Var.

Esquemas de protecci贸n para condensadores en serie

Cuando ocurre la falla o la sobrecarga, la gran corriente fluir谩 a trav茅s del capacitor en serie de la l铆nea. Por lo tanto, la ca铆da de tensi贸n excesiva se produce a trav茅s de la l铆nea de transmisi贸n. Para proteger los capacitores de tales voltajes anormales, se conectan descargadores de chispas y desviadores de sobretensiones al terminal del capacitor. Un disyuntor tambi茅n est谩 conectado en paralelo con 茅l. Algunos de los m茅todos de condensadores en serie se muestran a continuaci贸n.

esquemas-protectores-para-condensador-serieProblema asociado con el capacitor en serie

Algunos de los problemas asociados con la aplicaci贸n de capacitores en serie se detallan a continuaci贸n.

  • La l铆nea compensada en serie produce resonancia en serie a frecuencias m谩s bajas que las frecuencias de potencia. Esto se conoce como resonancia subsincr贸nica. El subs铆ncrono produce tensi贸n mec谩nica debido a que se produce un alto esfuerzo de torsi贸n en el eje del rotor. El problema de la resonancia subs铆ncrona ocurre principalmente durante fallas o operaciones de conmutaci贸n. El problema de las l铆neas subs铆ncronas con compensaci贸n en serie se supera mediante los siguientes m茅todos.
    • Mediante el uso de un filtro.
    • Al pasar por el banco de condensadores en serie en condiciones de resonancia.
    • Por disparo del generador en condiciones de resonancia.
  • Los capacitores en serie produjeron altos voltajes de recuperaci贸n a trav茅s del contacto de los interruptores.
  • Si el grado de compensaci贸n y la ubicaci贸n de los capacitores no son los adecuados, es posible que los rel茅s de distancia utilizados para la protecci贸n de la l铆nea no funcionen correctamente.
  • La conexi贸n de un transformador descargado al final de una compensaci贸n en serie de la l铆nea puede producir resonancia no lineal o ferrorresonancia. Esto puede resultar en oscilaciones ininterrumpidas. La frecuencia de la oscilaci贸n se puede suprimir usando reactores de derivaci贸n a trav茅s de los condensadores o cortocircuitando los condensadores temporalmente.
  • Los motores s铆ncronos de carga ligera tienen tendencia a oscilar.

El condensador en serie produce un mayor aumento de voltaje neto debido a que se producen m谩s ca铆das de voltaje.

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