STATCOM o Static Synchronous Compensator es un dispositivo electrónico de potencia que utiliza dispositivos de fuerza conmutada como IGBT, GTO, etc. para controlar el flujo de potencia reactiva a través de una red eléctrica y, por lo tanto, aumentar la estabilidad de la red eléctrica. STATCOM es un dispositivo de derivación, es decir, está conectado en derivación con la línea. Un compensador estático síncrono (STATCOM) también se conoce como condensador estático síncrono (STATCON). Es un miembro de la familia de dispositivos Flexible AC Transmission System (FACTS).
Los términos Síncrono en STATCOM significan que puede absorber o generar energía reactiva en sincronización con la demanda para estabilizar el voltaje de la red eléctrica.
Índice de contenidos
Principio de funcionamiento de STATCOM:
Para comprender el principio de funcionamiento de STATCOM, primero veremos la ecuación de transferencia de potencia reactiva. Consideremos que dos fuentes V1 y V2 están conectadas a través de una impedancia Z = Ra + jX como se muestra en la figura a continuación.
En la ecuación de flujo de potencia reactiva anterior, el ángulo δ es el ángulo entre V1 y V2. Por lo tanto, si mantenemos el ángulo δ = 0, el flujo de potencia reactiva se convertirá en
Q = (V2/X)[V1-V2]
y el flujo de potencia activa se convertirá en
P = V1V2Senδ / X =0
En resumen, podemos decir que si el ángulo entre V1 y V2 es cero, el flujo de potencia activa se vuelve cero y el flujo de potencia reactiva depende de (V1 – V2). Así, para el flujo de potencia reactiva hay dos posibilidades.
1) Si la magnitud de V1 es mayor que V2, la potencia reactiva fluirá de la fuente V1 a V2.
2) Si la magnitud de V2 es mayor que V1, la potencia reactiva fluirá de la fuente V2 a V1.
Este principio se utiliza en STATCOM para el control de potencia reactiva. Ahora discutiremos sobre el diseño de STATCOM para una mejor correlación del principio de funcionamiento y el diseño.
Tal vez le interese leer Control de tensión y potencia reactiva de una línea de transmisión
Diseño de STATCOM:
STATCOM tiene los siguientes componentes:
1) Un convertidor de fuente de voltaje, VSC
El convertidor de fuente de voltaje se utiliza para convertir el voltaje de entrada de CC en un voltaje de salida de CA. Dos de los tipos comunes de VSC son los siguientes.
a) Inversores de onda cuadrada que usan tiristores de desconexión de puerta: en este tipo de VSC, el voltaje de CA de salida se controla cambiando el voltaje de entrada del capacitor de CC, ya que el componente fundamental del voltaje de salida del convertidor es proporcional al voltaje de CC.
b) Inversores PWM que utilizan transistores bipolares de puerta aislada (IGBT): utiliza la técnica de modulación de ancho de pulso (PWM) para crear una forma de onda sinusoidal a partir de una fuente de voltaje de CC con una frecuencia de corte típica de unos pocos kHz. A diferencia del tipo basado en GTO, el VSC basado en IGBT utiliza un voltaje de CC fijo y varía su voltaje de CA de salida cambiando el índice de modulación del modulador PWM.
2) Condensador de CC
El condensador de CC se utiliza para suministrar voltaje de CC constante al convertidor de fuente de voltaje, VSC.
3) Reactancia inductiva
Un transformador está conectado entre la salida de VSC y Power System. El transformador básicamente actúa como un medio de acoplamiento. Además, Transformer neutraliza los armónicos contenidos en las ondas cuadradas producidas por VSC.
4) Filtro armónico
El filtro armónico atenúa los armónicos y otros componentes de alta frecuencia debido al VSC.
En la siguiente figura se muestra un diagrama simplificado junto con el circuito eléctrico equivalente de STATCOM.
Ahora entenderemos cómo funciona el STATCOM aunque hemos discutido el principio operativo básico de STATCOM. Como se puede ver en la figura anterior, la fuente V1 representa el voltaje de salida del STATCOM. En caso de aumentos en la demanda de energía reactiva en el sistema de potencia, STATCOM aumenta su voltaje de salida V1 mientras mantiene la diferencia de fase entre V1 y V2 a cero (debe notarse aquí que siempre existirá un pequeño ángulo de fase entre V1 y V2 para satisfacer la caída de impedancia de fuga en el Transformador de interconexión). Como V1 > V2, la potencia reactiva fluirá desde STATCOM al sistema de potencia. Así STATCOM, suministra potencia reactiva y actúa como generador de potencia reactiva.
Nuevamente, si el voltaje del sistema de potencia aumenta debido a la pérdida de carga, STATCOM reducirá su voltaje de salida V1 y, por lo tanto, absorberá energía reactiva para estabilizar el voltaje a su valor normal.
El modo de operación anterior de STATCOM se llama modo de regulación de voltaje.
Pero como sabemos, cada equipo tiene sus propias limitaciones, por lo que STATCOM también debe tener alguna limitación para suministrar o absorber energía reactiva. Sí, existe una limitación y esta limitación está impuesta por la capacidad de carga actual de los dispositivos de conmutación forzada como IGBT, GTO, etc. Por lo tanto, si la operación de STATCOM alcanza su límite, no aumenta ni disminuye más su voltaje de salida V1 sino que suministra o absorbe potencia reactiva fija igual a su valor límite a un voltaje y corriente fijos y actúa como una fuente de corriente constante. Este modo de operación de STATCOM se llama Modo de Control VAR.
Por lo tanto, a partir de la discusión anterior, la operación de STATCOM se puede clasificar en dos modos:
1) Modo de regulación de voltaje
2) Modo de control de VAR
La siguiente figura explica bien los dos modos de operación anteriores de STATCOM.
La figura de arriba son las características de corriente de voltaje de STATCOM. Como puede verse, la capacidad de regulación de voltaje de STATCOM es de V1 (en el lado inferior) a V2 en el lado superior del sistema de potencia. Si el voltaje del sistema de potencia cae por debajo de V1 o por encima de V2, STATCOM actúa en el modo de control VAR. Aquí, V1 y V2 solo se toman como ejemplo, no deben confundirse con V1 (usado para el voltaje de salida de STATCOM) y V2 (voltaje del sistema de alimentación) usados en la discusión anterior.
Aplicación de STATCOM:
La estabilidad de voltaje es uno de los mayores problemas en los sistemas de potencia. Ingenieros e investigadores están tratando de consolidar una definición respecto a la estabilidad de voltaje, además de proponer técnicas y metodologías para su análisis. La mayoría de estas técnicas se basan en la búsqueda del punto en el que el jacobiano del sistema se vuelve singular, este punto se denomina punto de colapso de tensión o punto de máxima capacidad de carga. (Discutiremos el punto de colapso de voltaje en la próxima publicación) Las compensaciones serie y shunt son capaces de aumentar al máximo las capacidades de transferencia de la red eléctrica. En cuanto a la estabilidad de tensión, dicha compensación tiene como objetivo inyectar potencia reactiva para mantener la magnitud de la tensión en los nodos cerca de los valores nominales, además de reducir la tensión de línea. corrientes y por lo tanto las pérdidas totales del sistema. Hoy en día debido al desarrollo de los dispositivos de electrónica de potencia, la magnitud del voltaje en algún nodo del sistema puede ser ajustada a través de sofisticados y versátiles dispositivos denominados FACTS. Uno de ellos es el compensador estático síncrono (STATCOM).
Por lo general, se instala un STATCOM para respaldar redes eléctricas que tienen un factor de potencia bajo y, a menudo, una regulación de voltaje deficiente. El uso más común de STATCOM es para la estabilidad de voltaje. Un STATCOM es un dispositivo basado en un convertidor de fuente de voltaje (VSC), con la fuente de voltaje detrás de un reactor. La fuente de voltaje se crea a partir de un capacitor de CC y, por lo tanto, un STATCOM tiene muy poca capacidad de potencia activa. Sin embargo, su capacidad de potencia activa se puede aumentar si se conecta un dispositivo de almacenamiento de energía adecuado a través del condensador de CC.
Publicaciones relacionadas:
Triángulo de poder 
Diferencia entre resistencia e impedancia 
Condensador Arranque Condensador Funcionamiento Motor 
Transformador de refuerzo Diferencia entre componentes activos y pasivos 
Impedancia de sobretensión y carga de impedancia de sobretensión 
Diferencia entre el tipo de núcleo y el transformador tipo carcasa 
Diferencia entre electrón y protón Cómo calcular la calificación del transformador 
Circuito serie RLC 
diodo varactor 
Concepto de autobús infinito
