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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.
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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