La demanda de energía activa se expresa en KiloWatts (kW) o Mega Watts (MW). Esta potencia debe ser suministrada por estación generadora de electricidad. Todos los arreglos en el sistema de domos eléctricos se hacen para cumplir con este requisito básico. Aunque en el sistema de energía alterna, la energía reactiva siempre entra en escena. Esta potencia reactiva se expresa en Kilo VAR o Mega VAR.
La demanda de esta potencia reactiva se origina principalmente en la carga inductiva conectada al sistema. Estas cargas inductivas son generalmente circuitos electromagnéticos de motores eléctricos, transformadores eléctricos, la inductancia de las redes de transmisión y distribución, hornos de inducción, lámparas fluorescentes, etc. Esta potencia reactiva debe compensarse adecuadamente, de lo contrario, la relación entre la potencia real consumida por la carga y la potencia total, es decir, la suma vectorial de la potencia activa y la reactiva, del sistema es bastante menor.
Esta proporción se conoce alternativamente como la el factor de potencia eléctricay una proporción menor indica un factor de potencia pobre del sistema. Si el factor de potencia del sistema es pobre, la carga en amperios de la red de transmisión, distribución, transformadores, alternadores y otros tipos de equipos conectados al sistema, se convierte en alta para la potencia activa requerida. Y por lo tanto la compensación de la energía reactiva se vuelve tan importante. Esto es comúnmente hecho por un banco de condensadores.
Expliquémoslo en detalle: sabemos que el poder activo se expresa = vIcos
Donde, cos es el factor de potencia del sistema. Por lo tanto, si este factor de potencia tiene menos válvula, la corriente correspondiente (I) aumenta para la misma potencia activa P.
Como el actual de los aumentos del sistema, la pérdida óhmica del sistema aumenta. La pérdida óhmica significa que, generado la energía eléctrica… se pierde a medida que el calor no deseado se origina en el sistema. También puede ser necesario aumentar la sección transversal de las partes conductoras del sistema para llevar una carga de amperios extra, lo que tampoco es económico desde el punto de vista comercial. Otra desventaja importante, es la mala regulación del voltaje del sistema, que causó principalmente debido a la mala factor de potencia.
Para ello se utilizan principalmente dos tipos de equipo para compensar la potencia reactiva, a saber:
- Condensadores síncronos
- Condensadores estáticos o bancos de condensadores
Los condensadores síncronos pueden producir energía reactiva y la producción de energía reactiva puede ser regulada. Debido a esta ventaja de regulación, los condensadores síncronos son muy adecuados para corregir el factor de potencia del sistema, pero este equipo es bastante caro en comparación con los condensadores estáticos. Por eso los condensadores síncronos, están justificados para ser utilizados sólo para voltaje la regulación de un sistema de transmisión de muy alto voltaje.
La regulación en los condensadores estáticos también se puede lograr en cierta medida dividiendo la batería total de condensadores en 3 sectores de relación 1 : 2 : 2. Esta división permite que el condensador para correr en 1, 2, 1 + 2 = 3, 2 + 2 = 4, 1 + 2 + 2 = 5 pasos. Si se requieren aún más pasos, la división puede hacerse en la relación 1 : 2 : 3 o 1 : 2 : 4. Estas divisiones hacen que la batería de condensadores estáticos sea más cara, pero aún así el coste es mucho menor en los condensadores síncronos.
Se ha comprobado que el máximo beneficio de los equipos de compensación puede lograrse cuando se conectan al lado de la carga individual. Esto es práctica y económicamente posible sólo mediante el uso de pequeños condensadores con carga individual, no mediante el uso de condensadores sincrónicos.
Banco de condensadores estáticos
Los condensadores estáticos pueden subdividirse a su vez en dos categorías,
- Condensadores en derivación
- Condensador en serie
Estas categorías se basan principalmente en los métodos de conexión de la batería de condensadores con el sistema. Entre estas dos categorías, los condensadores en derivación se utilizan más comúnmente en el sistema de energía de todos los niveles de voltaje.
Hay algunas ventajas específicas del uso de condensadores en derivación como,
- Reduce la corriente de la línea del sistema.
- Mejora el nivel de voltaje de la carga.
- También reduce las pérdidas del sistema.
- Mejora el factor de potencia de la corriente de la fuente.
- Reduce la carga del alternador.
- Reduce la inversión de capital por megavatio de la carga.
Todos los beneficios mencionados anteriormente provienen del hecho de que el efecto del condensador reduce la corriente reactiva que fluye por todo el sistema.
A condensador de derivación consume una cantidad casi fija de corriente principal que se superpone a la corriente de carga y, en consecuencia, reduce los componentes reactivos de la carga y, por lo tanto, mejora la factor de potencia del sistema.
Los condensadores en serie, por otro lado, no tienen control sobre el flujo de la corriente. Como están conectados en serie con la carga, la corriente de carga siempre pasa a través del banco de condensadores en serie. En realidad, la reactancia capacitiva del condensador en serie neutraliza la reactancia inductiva de la línea y por lo tanto, reduce, la reactancia efectiva de la línea.
De este modo, se mejora la regulación del voltaje del sistema. Pero una batería de condensadores en serie tiene una gran desventaja. Durante las condiciones de falla, el voltaje a través del condensador puede ser aumentado hasta 15 veces más que su valor nominal. Por lo tanto, los condensadores en serie deben tener un sofisticado y elaborado equipo de protección. Debido a esto, el uso de los condensadores en serie está confinado sólo en el sistema de voltaje extra alto.
Condensador en derivación
Construcción de un condensador en derivación
Las partes activas de la unidad de condensador están compuestas por dos láminas de aluminio separadas por papeles impregnados. El grosor de los papeles puede variar entre 8 y 24 micrones dependiendo del nivel de voltaje del sistema. El grosor de la lámina de aluminio es del orden de 7 micrones. Para aplicaciones de bajo voltaje, puede haber una capa de papel impregnado de grosor adecuado entre las láminas, pero para aplicaciones de mayor voltaje se coloca más de una capa de papeles impregnados entre la lámina de aluminio para evitar la circulación indeseada de corriente de cortocircuito entre la lámina debido a la presencia de materias conductoras en los papeles.
Las secciones de los condensadores se enrollan allí en rollos después de que se aplanan, se comprimen en paquetes, se encierran en múltiples capas de aislamientos de papel grueso y se insertan en los contenedores. Una vez soldada la tapa al contenedor, la unidad de condensadores se seca y se integra en grandes autoclaves mediante una combinación de calor y vacío. Una vez que el papel se ha secado completamente y se han eliminado todos los gases del aislamiento, el tanque del condensador se llena de impregnante desgasificado al mismo vacío.
En las primeras etapas de desarrollo, generalmente se utilizaba como impregnante el aceite mineral aislante. Ahora ha sido reemplazado por la mayoría de los fabricantes con líquidos sintéticos del grupo de los difenilos clorados con diferentes nombres comerciales. El aceite mineral aislante tiene una conductividad eléctrica muy baja y una fuerza dieléctrica muy alta. Pero tiene, sin embargo, algunos inconvenientes como,
- Tiene una baja constante dieléctrica.
- La distribución de voltaje en el aceite mineral no es uniforme.
- Es muy inflamable.
- Está sujeto a la oxidación.
Con el impregnante sintético es muy posible fabricar una unidad de condensador más pequeña con un voltaje más alto. La capacidad de voltaje de la unidad de condensador está restringida dentro de ciertos límites debido al bajo voltaje que el costo por kilo de VAR sube. Para las aplicaciones de alto voltaje, se conectan varias unidades de condensadores en combinaciones de serie y paralelo para formar una batería de condensadores para el voltaje requerido y los valores nominales de Kilo VAR. Por ejemplo, cuando se va a poner en marcha una batería de condensadores de 5,1 Mega VAR en un sistema de 11 kV, cada unidad de la batería está hecha de 11 kV nominales. En esta instalación, el requisito por fase de Mega VAR es de 5,1/3=1,7.
En esta instalación, sólo debe haber una unidad de condensador conectada en serie y 17 de esas unidades están conectadas en paralelo para cumplir con el requisito de mega VAR de una fase. Para sistema trifásico tres de estos grupos de unidades de condensadores están conectados entre sí en forma de estrella o delta. Vamos a mostrar otro ejemplo para una mejor comprensión. Cuando un banco de 5,4 Mega VAR debe ser instalado en un sistema trifásico de 33 kV.
Habrá tres unidades de condensador conectadas en serie y seis de esas combinaciones en serie están conectadas en paralelo para satisfacer una demanda de 1,8 Mega VAR por fase. Las mismas unidades de condensador pueden ser usadas para sistemas de 132 kV también. Para ello Combinaciones en serie y en paralelo del condensador básico las unidades se ensamblarán según los requisitos de los mega VAR.
