ENTENDIENDO LA COMPENSACIÓN REACTIVA EN UN SISTEMA DE POTENCIA
Gestión de la Energía para áreas comerciales, industriales e institucionales
Flicker...
El Problema del VAR rápido
Las fluctuaciones en la demanda reactiva crean un nuevo problema llamado "flicker" para los dispositivos eléctricos que tienen características de carga rápidamente cambiantes. Se define al flicker simplemente como un cambio perceptible en la intensidad de una fuente de luz eléctrica debido a la fluctuación de la tensión de entrada. Esta definición fue desarrollada a inicios de 1900 a medida que se expandía el uso de la energía eléctrica. General Electric (GE) publicó el primer reporte acerca de los flicker en 1925. Se ven ejemplos simples de flicker en la mayoría de los hogares cada vez que se enciende una gran carga, tal como el compresor del aire acondicionado. Sin embargo, mucha gente que vive cerca de una cantera o de un aserradero puede experimentar esto varias veces por minuto. El flicker cíclico es bastante perturbador y ha ocasionado que varias personas se enfermen.
El trabajo inicial de GE ha sido refinado y ahora existe en la forma de Estándares de IEEE y de IEC. El flicker continúa siendo un problema, y acoplado con la inquietud creciente acerca de la calidad de energía en general, los estándares acerca del flicker y el cumplimiento de dichos estándares están recibiendo mucha mayor atención.
Soluciones de VAR dinámicos
En el pasado, cargas dinámicas muy grandes tales como los hornos de arco en las fundiciones de acero se aplicaron a grandes máquinas rotativas, llamados condensadores síncronos, como compensadores reactivos. Estos dispositivos eran en realidad grandes motores síncronos que trabajaban sin carga mecánica. El ajuste del campo de excitación en estos motores permitía que fluya la corriente reactiva al devanado del motor en vez de la red eléctrica, suministrando de esta manera, la compensación. Durante los últimos 20 años el mayor uso de dispositivos electrónicos ha vuelto la compensación dinámica reactiva mucho más rentable. Los condensadores con conmutación de tiristores sobre inversores electrónicos de potencia son el equivalente en estado sólido de un condensador síncrono.
Una
de las maneras más prácticas de brindar compensación reactiva dinámica es
la de usar rectificadores controlados por silicones (tiristores) para proporcionar
el encendido y apagado muy rápido de los bancos de condensadores. A este
enfoque se le llama sistema compensador reactivo adaptivo (AVC) (figura
3). En el corazón del AVC se encuentra un controlador basado
en microprocesadores que monitorea constantemente las tensiones de fase
y de las corrientes de línea o de carga, actualizando el patrón de conmutación
de los condensadores según se requiera ciclo por ciclo.Al medir la magnitud
pico del componente inductivo de la corriente (obtenido como un valor instantáneo
en el cruce por cero de la forma de onda de la tensión fase a neutro), el
controlador basado en microprocesadores determina la compensación capacitiva
que debe estar conectada a cada fase para mantener el modo de operación
seleccionado. El controlador filtra cualquier armónico presente en las formas
de onda de referencia de voltaje o de corriente para asegurar que la compensación
se basa en los 60 Hz o en los componentes fundamentales. Entonces se inyecta
una cantidad apropiada de potencia reactiva en el sistema durante el siguiente
ciclo, de modo que el máximo tiempo de respuesta es de un ciclo o de 16.6
milisegundos (ms) para un sistema de potencia de 60 Hz.Para aplicaciones
más complejas tales como el soldado con arco, el tiempo de respuesta se
puede reducir a medio ciclo.
Los elementos primarios de potencia de un AVC son los condensadores, los reactores de desintonización (de-tuning) y switches de estado sólido (ver la figura 1).
Todos los condensadores están precargados hasta el pico de la tensión de alimentación y se mantiene cargado hasta que se aplique una señal de disparo al switch de estado sólido (tiristores). Las señales de disparo se sincronizan para configurar los interruptores en el modo de conducción sólo cuando la tension del sistema alcanza su pico. En ese instante (que corresponde al cruce natural por cero de la corriente del condensador), el potencial a través del estado sólido es casi cero. Esta técnica no genera armónicos, y la operación AVC no origina transitorios de conmutación, eliminando los transitorios de tensión y de corriente asociados con la conmutación de los bancos de condensadores.
Artículo publicado en la revista
ENERGY USER NEWS, Setiembre 2004 •
Vol 28, No. 9
Autor: Brad Roberts