Qué es un condensador de derivación y su funcionamiento

En los sistemas de energía eléctrica, las diferentes cargas pueden utilizar tanto la potencia real como la reactiva. Estas cargas pueden estar situadas a grandes distancias de las centrales, por lo que puede generarse potencia real, mientras que la potencia reactiva puede generarse durante las etapas de carga pesada o absorberse cuando las etapas de carga ligera. Al contrario que la potencia real, la generación de potencia reactiva en las centrales, así como su transmisión hacia las cargas a largas distancias, no es posible económicamente. Para transmitir la potencia reactiva a las cargas en la distribución principal se utiliza mucho un condensador en derivación. Estos condensadores suministran una potencia reactiva económica para satisfacer las necesidades de potencia reactiva de diferentes cargas. Las líneas de transmisión, así como las de distribución, funcionan con un FP (factor de potencia) retardado para reducir las pérdidas de la línea y mejorar la regulación de la tensión.


¿Qué es un condensador en derivación?

Un condensador que se conecta a un punto de alimentación o a una ĺoad en paralelo se conoce como condensador en derivación. La función de este condensador cambia principalmente según la aplicación. A lo largo de la transmisión de energía, habrá muchos problemas, como el factor de potencia, la mala regulación de la tensión, la escasa eficiencia y la baja fiabilidad El reembolso capacitivo en derivación es una técnica para evitar estos problemas.

Esta técnica se utiliza para obtener un factor de potencia mejorado. En la mayoría de los sistemas de potencia, se puede cargar una carga inductiva. Para compensar esta carga, se utiliza el condensador en derivación conectándolo a la carga. Este tipo de compensación puede realizarse a nivel de transmisión o de subestación.

Condensador de derivación de alta tensión

Para mejorar la fiabilidad y la seguridad de un sistema de distribución, el posible suministro de energía debe transmitirse a través de una determinada línea de transmisión. Esto puede conseguirse con la ayuda de condensadores en derivación como compensadores para mejorar la capacidad de carga de la línea de transmisión controlando el flujo de potencia reactiva.

Por lo general, estos condensadores se denominan condensadores de corrección del factor de potencia que cumplen diferentes funciones proporcionando varias ventajas, como que se utilizan en todos los niveles de tensión. Cuando estos condensadores se utilizan en la ubicación del cliente para la corrección del factor de potencia o para controlar la tensión en el sistema de distribución,

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Los condensadores en derivación, ya sea en la ubicación del cliente para la corrección del factor de potencia o en el sistema de distribución para el control de la tensión, cambian significativamente la variación de la impedancia en el sistema a través de la frecuencia. Estos condensadores no producen armónicos, sin embargo, a veces se puede atribuir a su aparición una grave distorsión armónica.

Cómo determinar el valor nominal de la batería de condensadores necesaria

La capacidad de la batería de condensadores puede determinarse mediante la siguiente fórmula

Q = P(tanϴ – tanϴ’)

A partir de la ecuación anterior

‘Q’ es la cantidad necesaria de KVAR

‘P’ es la potencia activa requerida calculada en kilovatios

‘cosϴ’ es el FP antes de la compensación

cosϴ’ es el FP después de la compensación

Utilizando esta fórmula, podemos determinar la potencia de la batería de condensadores necesaria.

Conexión de la batería de condensadores en derivación

El condensador en derivación puede conectarse en dos formatos: en conexión delta o en conexión estrella. En la conexión en estrella, la conexión del punto neutro puede hacerse al borne GND de otra manera, dependiendo de la disposición de la protección del banco.

En pocos casos, la conexión de la batería de condensadores se realiza en forma de estrella doble. Por lo general, las baterías de condensadores que se utilizan principalmente en las subestaciones eléctricas tienen forma de estrella. Este tipo de disposición ofrece varias ventajas, como

  • Menor coste de instalación
  • Protección mejorada contra sobretensiones
  • Tensión mínima de recuperación en el caso de los disyuntores para las interrupciones de conmutación de condensadores generales recurrentes
  • El nivel de tensión en los sistemas rígidos conectados a tierra será para la totalidad de las 3 fases es estable dentro de la batería de condensadores y será el mismo para una etapa de funcionamiento bifásico

Ubicación del condensador en derivación

El condensador en derivación puede conectarse en diferentes lugares del bus del sistema, en el propio punto de carga y distribución. En cargas específicas en las industrias, toda la carga puede funcionar en función de las necesidades. Así que en esa situación, se sugiere conectar una batería de condensadores utilizando el alimentador que proporciona la totalidad de esta carga concreta, lo que se denomina método de la batería de condensadores derivada. Cuando la batería de condensadores se conecta directamente a la rama o al alimentador, no ayuda a reducir las pérdidas en el sistema principal desde donde sale la rama.

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Ubicación del condensador
Ubicación del condensador

En este sistema, la batería de condensadores separada que está conectada con un alimentador de carga separado puede encenderse y apagarse independientemente utilizando el alimentador de carga. Por lo tanto, el sistema proporciona un control mejorado sobre la potencia reactiva, aunque el sistema es caro.

Aunque la conexión de una batería de condensadores en derivación en cada punto de carga compensará la potencia reactiva de forma independiente para cada carga. Por lo tanto, proporciona un mejor desarrollo del perfil de tensión, una reducción mejorada dentro de las pérdidas de carga independientes y una reducción de la factura de energía para cada cliente, sin embargo, sigue siendo inviable porque dificulta y encarece el sistema.

Las principales razones de la complejidad del sistema son que es necesario conectar varios tamaños y capacidades de la batería de condensadores, en función de la necesidad de carga separada. Para superar esto, se utiliza una batería de condensadores en bloque en un sistema de bus como alternativa a una pequeña batería de condensadores en cada punto de carga.

Aunque el control del sistema sobre la potencia reactiva se ve un poco comprometido, sigue siendo un enfoque práctico dentro del coste y la complejidad. Así que cuando la batería de condensadores se utiliza en los sistemas de carga o primarios, tienen sus ventajas.

En función de la demanda del sistema, se utilizan estos dos métodos. Son aplicables en diferentes sistemas como los de alta tensión, HV, alimentadores y sistemas de distribución independientes.

Ventajas

El ventajas del condensador de derivación incluyen las siguientes.

  • Si se reduce la potencia reactiva, se puede disminuir la pérdida de potencia de transmisión reduciendo la corriente reactiva
  • El factor de potencia de la fuente del generador puede aumentar
  • Se puede acceder a una gran capacidad para suministrar la potencia hacia la carga.
  • Habrá una presión reducida para el sistema de excitación del generador
  • Se mejora la regulación debido a la baja caída de tensión
  • Podría alcanzar la demanda de carga máxima
  • Debido a la baja carga, se puede aumentar la vida útil del sistema eléctrico
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Aplicaciones

El aplicaciones de los condensadores shunt incluyen las siguientes.

  • Estos condensadores se utilizan en los sistemas de energía eléctrica
  • Se utilizan como fuentes de potencia reactiva conectándolos en línea a neutro.
  • Estos condensadores también se conectan a los servicios eléctricos en serie a través de líneas largas para disminuir su impedancia. Esto es común principalmente en el nivel de transmisión, donde la longitud de las líneas es de cientos de kilómetros.
  • Estos condensadores son utilizados por las empresas eléctricas en la distribución mediante el uso de tensiones para proporcionar energía reactiva por las cargas inductivas. Esto disminuye todo el flujo de corriente en el alimentador de distribución para mejorar la tensión y disminuir las pérdidas.
  • Los transformadores de la subestación experimentarán menos cargas una vez que las empresas de servicios públicos establezcan suficientes condensadores en el sistema de distribución. Estas cargas no sólo desarrollan las opciones de conmutación de emergencia, sino que también mejoran la vida útil de los equipos.
  • Estos condensadores mejoran la capacidad de transferencia de energía de un sistema de transmisión sin necesidad de utilizar grandes conductores o nuevas líneas.
  • Los condensadores en derivación de alto voltaje soportan el voltaje del sistema de transmisión, lo que suele ser necesario cuando se mueve la red de transmisión. Como estos condensadores generan potencia reactiva, los generadores ya no necesitan generar tanta, lo que les permite trabajar a altos FP y generar más potencia real.
  • Los condensadores en derivación también aumentan las tensiones de funcionamiento del bus de transmisión. Cuando la tensión de transmisión aumenta, se requiere una corriente baja para suministrar una carga, por lo que de nuevo se reducen las pérdidas de transmisión.

Así pues, todo esto es una visión general de un condensador en derivación. Estos condensadores se utilizan en dispositivos electrónicos, donde los condensadores se conectan en paralelo con la inductancia o la resistencia para diversos fines. Pero estos componentes no se conocen especialmente como condensadores en derivación. Aquí tienes una pregunta, ¿cuáles son las desventajas de los condensadores en derivación?

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