Què és un Compensador de VAR Estàtic (SVC)? Circuit i Funcionament en la Correcció del Factor de Potència

Què és un Compensador Estàtic de Potència Reactiva (SVC)?

Un Compensador Estàtic de Potència Reactiva (SVC), també conegut com a Compensador Estàtic de Potència Reactiva, és un dispositiu crucial per millorar el factor de potència en els sistemes elèctrics. Com a tipus d'equipament estàtic de compensació de potència reactiva, injecta o absorbeix potència reactiva per mantenir nivells òptims de tensió, assegurant una operació estable de la xarxa.

Part integrant del Sistema Flexible de Transmissió d'AC (FACTS), un SVC inclou un banc de condensadors i reactances controlats per electrònica de potència com tiristors o Transistors Bipolars amb Porta Aïllada (IGBT). Aquesta electrònica permet un commutació ràpida de condensadors i reactances per injectar o absorbir potència reactiva segons sigui necessari. El sistema de control del SVC monitoritza continuament la tensió i la corrent del sistema, ajustant la sortida de potència reactiva del dispositiu en temps real per contrarestar les fluctuacions.

Els SVCs s'ocupen principalment de les variacions de la potència reactiva causades per demandes de càrrega fluctuants o generació intermitent (per exemple, energia eòlica o solar). Dinàmicament injectant o absorbint potència reactiva, estabilitzen la tensió i el factor de potència al punt de connexió, assegurant una distribució fiable d'energia i mitigant problemes com sags o swells de tensió.

Construcció del SVC

Un Compensador Estàtic de Potència Reactiva (SVC) sol incloure components clau com un Reactor Controlat per Tiristor (TCR), un Condensador Commutat per Tiristor (TSC), filtres, un sistema de control i dispositius auxiliars, tal com s'explica a continuació:

Reactor Controlat per Tiristor (TCR)

El TCR és un inductor connectat en paral·lel amb la línia de transmissió d'energia, regulat per dispositius tiristor per controlar la potència reactiva inductiva. Permet un ajust continu de l'absorció de potència reactiva variat l'angle de dispar del tiristor.

Condensador Commutat per Tiristor (TSC)

El TSC és un banc de condensadors també connectat en paral·lel amb la xarxa, controlat per tiristors per regular la potència reactiva capacitiva. Proporciona una injectió discreta de potència reactiva en passos, ideal per compensar les demandes de càrrega en estat estacionari.

Filtres i Reactors

Aquests components mitigen harmonics generats per l'electrònica de potència del SVC, assegurant el compliment amb normes de qualitat de l'energia. Els filtres harmònics solen dirigir-se a components de freqüència dominants (per exemple, 5è, 7è harmonics) per prevenir la contaminació de la xarxa.

Sistema de Control

El sistema de control del SVC monitoritza la tensió i la corrent de la xarxa en temps real, ajustant les operacions del TCR i TSC per mantenir la tensió i el factor de potència objectiu. Inclou un controlador basat en microprocessador que processa les dades dels sensors i envia senyals de dispar als tiristors, permetent una compensació de potència reactiva a nivell de mil·lisegons.

Components Auxiliars

Inclou transformadors per a l'ajust de tensió, relés protectors per a l'aïllament de falles, sistemes de refrigeració per a l'electrònica de potència, i instruments de monitorització per assegurar una operació fiable.

Principi de Funcionament del Compensador Estàtic de Potència Reactiva

Un SVC regula la tensió i la potència reactiva en els sistemes d'energia utilitzant electrònica de potència, funcionant com una font dinàmica de potència reactiva. Així és com funciona:

• Gestió de la Potència Reactiva
  El SVC combina un TCR (inductiu) i un TSC (capacitiu) en paral·lel amb la xarxa. El TCR pot absorbir potència reactiva ajustant els angles de dispar dels tiristors, mentre que el TSC injecta potència reactiva en passos discrets. Aquesta combinació permet un control bidireccional de la potència reactiva:

• Sag de Tensió: Quan la tensió de la xarxa baixa, el SVC injecta potència reactiva capacitiva a través del TSC per augmentar la tensió.

• Surge de Tensió: Quan la tensió excedeix el valor fixat, el SVC absorbeix potència reactiva a través del TCR per reduir la tensió.

• Monitorització Continua i Ajust
  Els sensors mesuren la tensió i la corrent en temps real, alimentant dades al sistema de control. El controlador calcula la potència reactiva requerida i ajusta els angles de dispar dels tiristors per mantenir la estabilitat de la tensió dins de ±2% del valor nominal.

• Mitigació d'Harmonics
  L'acció de commutació del TCR genera harmonics, que són filtrats per filtres LC passius (per exemple, filtres d'harmonics 5è, 7è) per assegurar el compliment amb la xarxa.

Avantatges del SVC

• Transmissió Millorada de Potència: Augmenta la capacitat de la línia fins a un 30% a través de la compensació de la potència reactiva.

• Estabilitat Transient: Atenua les fluctuacions de tensió durant les falles o canvis de càrrega, millorant la resiliència del sistema.

• Control de Tensió: Gestionar sobretensions estacionàries i temporals, ideal per a la integració d'energies renovables.

• Reducció de Pèrdues: Millora el factor de potència (típicament a >0,95), reduint les pèrdues resistives entre el 10-15%.

• Baixa Manteniment: Disseny estàtic sense parts mòbils, reduint els costos operatius.

• Millora de la Qualitat de l'Energia: Mitiga sags/swells de tensió i distorsió harmònica.

Aplicacions del SVC

• Xarxes de Transmissió d'Alta Tensió: Estabilitza la tensió en línies EHV/UHV (380 kV-1.000 kV) i compensa la càrrega capacitiva de línies llargues.

• Plantes Industrials: Corrigeix el factor de potència en càrregues inductives pesades (per exemple, acereries, maquinària minera) per reduir els costos d'utilització.

• Integració d'Energies Renovables: Mitiga les fluctuacions de tensió des de parc eòlics o solars.

• Xarxes de Distribució Urbana: Millora la estabilitat de la tensió en àrees densament poblades amb càrregues fluctuants.

• Sistemes Ferroviaris: Compensa les variacions de potència reactiva en xarxes ferroviàries electrificades.