20 junio 2012

Guía técnica para trabajar con cargas desequilibradas (2ª PARTE)



Equipo de regulación de voltaje

VRs puede instalarse en el bus de voltaje secundario de la subestación, en la posición del circuito de la subestación, o fuera del circuito. El propósito primario es reducir la extensión del voltaje. Los reguladores de voltaje pueden usarse para impulsar el voltaje en circuitos pesadamente cargados o cargar el voltaje para circuitos ligeramente cargados o circuitos que tienen condensadores en paralelo. Por este motivo, puede ser necesario usar condensadores en paralelo conmutados como prevención (LV, encendido) durante las condiciones de carga profunda y HV (apagado) durante condiciones ligeramente cargadas.

VRs pueden aplicarse en serie. Donde se necesitan dos o más, los reguladores boost pueden resolver el problema LV si HV no se experimenta durante las condiciones de carga. Boost fijos pueden alcanzarse añadiendo derivaciones en los transformadores de distribución.

Condensadores Shunt

La instalación de condensadores shunt causa que el voltaje se eleve o se produzca una caída de voltaje reducida. La corriente del condensador es principal, y cuando se multiplica por la reactancia del circuito serie (inductiva), causa que el voltaje se eleve. Esta elevación no es dependiente de la corriente de carga y es más alta en la localización del condensador. El porcentaje de elevación de voltaje se calcula como:

Donde:

= El condensador trifásico kVAr o kVA porque, para el condensador, kVAr = kVA

  • X = Reactancia de línea inductiva en Ω por longitud unitaria,
  •  kV = Voltaje de línea a línea
  •  l = Distancia en longitud unitaria desde la fuente de la subestación al condensador.

Cuando el condensador se instala en una única fase, usamos la ecuación anterior. Sin embargo, la X se multiplica por dos debido a que hay dos conductores, y kV es el voltaje de línea-a-línea entre dos conductores. Como ejemplo, si se instala un condensador trifásico de 600 kVAr, un condensador trifásico se instala en un sistema de estrella de 13,2 kV  a  3 millas y la reactancia de línea de 636-k c-mill, todo el conductor de aluminio es 0,536 ohmios. Entonces:


Para una fase simple,


O dos veces la elevación de voltaje en porcentaje. Como hemos indicado antes, la elevación de voltaje será la misma para condiciones LL y HL. Por lo tanto, puede ser necesario instalar conmutadores de condensador. La cantidad de condensadores necesarios para corregir un problema LV es dependiente del tamaño del conductor, el factor de potencia de carga, y cómo la carga se distribuye en el circuito.

Transformadores de cambio de tomas con la carga

Los transformadores LTC son aquellos que cambian las tomas bajo carga. Las tomas de un transformador son un conjunto de puntos de conexión a lo largo de un devanado, lo que permite seleccionar el número de espiras de éste. Así, se consigue un transformador con el número de espiras variable, permitiendo la regulación de voltaje en el devanado secundario. La selección de la toma en uso se hace por medio de un mecanismo cambiador de tomas.

Los cambiadores de tomas bajo carga se aplican a los transformadores de potencia en la subestación. Se usan para controlar el voltaje en el LV o lado secundario en un valor fijo con una entrada de voltaje primario variable. Asimismo, LTCs pueden usarse para controlar el flujo de potencia reactiva de control cambiando el ángulo de fase del voltaje del secundario del transformador. El rango de regulación es típicamente 8, 16, y 32 pasos con +/- 10 % del voltaje nominal. El LTC de 32 pasos es el más común para los transformadores LTC en las subestaciones. Los 32 pasos se dividen en una elevación de 16 pasos hacia arriba y 16 pasos hacia abajo, o un cambio de 5/8 % por paso basado en el rango de voltaje de +/- 10 %. Este cambio en pasos se hace sin interrumpir el circuito usando un autotransformador de media toma, llamado autotransformador preventivo. La teoría VR de tipo por pasos de operación es similar a la del transformador LTC.

Teoría de operación del regulador de voltaje

En general, VR es un transformador. Si los dos devanados están conectados a un núcleo magnético común y el número de vueltas es diferente, entonces los voltajes a través de estos devanados son diferentes. El voltaje alternativo aplicado a la primera bobina inducirá un voltaje en la segunda bobina, y la magnitud del voltaje inducido dependerá del ratio de vueltas entre estos dos devanados. En el caso de un regulador, la primera bobina es referida como el devanado primario, o excitante, y el segundo como el devanado de regulación o serie.

El regulador por pasos es un transformador, los devanados los cuales están conectados en serie y el devanado en el mismo núcleo magnético. Hay dos tipos de autotransformadores: paso arriba y paso abajo.

Reactor de puente o autotransformador preventivo

El reactor de puente se introdujo para alcanzar la mitad de un paso de voltaje entre tomas y eliminar las vueltas acortadas cuando los fingers se mueven entre diferentes tomas. La corriente en estos fingers no es la misma cuando se mueven de posiciones de no-puente a posiciones de puente.

Se examinaron cuatro condiciones: (1) No carga no puente, (2) No carga puente, (3) carga de no puente, y (4) carga de puente.

Devanados de ecualizador

Los devanados del ecualizador se conectan al mismo núcleo central como los devanados primario y serie y son iguales a alrededor de ½ el número de vueltas entre cada toma en los devanados serie. Estos devanados reducen el voltaje durante la conmutación y así prolongan la vida del cambiador de toma y ecualizan la corriente en los fingers debido a que la corriente de circulación neta se invierte.

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