Métodos de Control de Voltaje en el Sistema Eléctrico

Métodos de Control de Voltaje en el Sistema Eléctrico

El voltaje dentro de un sistema eléctrico está sujeto a variaciones de acuerdo con las fluctuaciones de la carga. Generalmente, el voltaje es elevado durante los períodos de carga ligera y se reduce bajo condiciones de carga pesada. Para mantener el voltaje del sistema dentro de límites aceptables, es necesario equipo adicional. Este equipo sirve para aumentar el voltaje cuando es bajo y disminuirlo cuando es excesivamente alto. A continuación, se presentan los métodos empleados en los sistemas eléctricos para el control de voltaje:

• Transformador con Cambio de Grifos Bajo Carga

• Transformador con Cambio de Grifos Sin Carga

• Reactores Shunt

• Modificadores de Fase Síncronos

• Condensadores Shunt

• Sistema Estático de VAR (SVS)

Controlar el voltaje del sistema con la ayuda de un elemento inductivo shunt se denomina compensación shunt. La compensación shunt se categoriza en dos tipos: compensación shunt estática y compensación síncrona. En la compensación shunt estática, se utilizan reactores shunt, condensadores shunt y sistemas estáticos de VAR, mientras que la compensación síncrona hace uso de modificadores de fase síncronos. Los métodos para el control de voltaje se detallan a continuación.

Transformador con Cambio de Grifos Sin Carga: En este enfoque, el control de voltaje se logra alterando la relación de vueltas del transformador. Antes de cambiar el grifo, el transformador debe desconectarse de la fuente de alimentación. El cambio de grifos del transformador se realiza principalmente de manera manual.

Transformador con Cambio de Grifos Bajo Carga: Esta configuración se utiliza para ajustar la relación de vueltas del transformador para regular el voltaje del sistema mientras el transformador está entregando carga. La mayoría de los transformadores de potencia están equipados con cambiadores de grifos bajo carga.

Reactor Shunt: Un reactor shunt es un elemento de corriente inductiva conectado entre la línea y el neutro. Compensa la corriente inductiva originada por las líneas de transmisión o cables subterráneos. Los reactores shunt se utilizan principalmente en líneas de transmisión de Alta Tensión Extraordinaria (EHV) y Ultra Alta Tensión (UHV) a larga distancia para el control de potencia reactiva.

Los reactores shunt se instalan en la subestación de salida, la subestación de recepción y las subestaciones intermedias de las líneas EHV y UHV a larga distancia. En las líneas de transmisión a larga distancia, los reactores shunt se conectan a intervalos de aproximadamente 300 km para limitar el voltaje en puntos intermedios.

Condensadores Shunt: Los condensadores shunt son condensadores conectados en paralelo con la línea. Se instalan en subestaciones de recepción, subestaciones de distribución y subestaciones de conmutación. Los condensadores shunt inyectan volt-amperios reactivos en la línea y generalmente se disponen en bancos trifásicos.

Modificador de Fase Síncrono: Un modificador de fase síncrono es un motor síncrono que opera sin carga mecánica. Se conecta a la carga en el extremo receptor de la línea. Al variar la excitación del devanado de campo, el modificador de fase síncrono puede absorber o generar potencia reactiva. Mantiene un voltaje constante en todas las condiciones de carga y también mejora el factor de potencia.
Sistemas Estáticos de VAR (SVS): El compensador estático de VAR inyecta o absorbe VAR inductivos al sistema cuando el voltaje se desvía del valor de referencia, ya sea más alto o más bajo. En un compensador estático de VAR, se utilizan tiristores como dispositivos de conmutación en lugar de interruptores. En los sistemas modernos, la conmutación de tiristores ha reemplazado la conmutación mecánica debido a su operación más rápida y la capacidad de proporcionar una operación sin transitorios mediante el control de la conmutación.