30/1/2021
Por Alfonso Merla

"Control De Voltaje Y Potencia Reactiva"

Bienvenido a nuestro Blog Ingeniero, hoy te vamos hablar sobre el control de voltaje y potencia reactiva en el sistema de potencia, la cual es tan importante como el condensador de flujos de el DeLorean de la película de volver al futuro para viajar en el tiempo, bueno después de este mal chiste comencemos con el post


Para una operación eficiente y confiable en los sistemas eléctricos de potencia, el control de voltaje y potencia reactiva debe satisfacer los siguientes objetivos:

Los voltajes en las terminales de todos los equipos en el sistema están dentro de los limites aceptables. Tanto los equipos de la empresa eléctrica como de los consumidores son diseñados para operar a un voltaje nominal. La operación de voltaje de los equipos fuera de su voltaje nominal puede causar efectos adversos en su desempeño y posiblemente causar daño.
La estabilidad del sistema es aumentada para maximizar la utilización del sistema de transmisión, el control de la potencia reactiva y voltaje en el sistema eléctrico de potencia, tienen un impacto significativo en la estabilidad del sistema de potencia. 
El flujo de potencia reactiva es minimizado para reducir las perdidas I²R y I²X a un mínimo practico. Esto asegura que el sistema de transmisión de energía eléctrica opera eficientemente, principalmente para la transferencia de potencia reactiva.

Un adecuado perfil de tensiones es necesario para mantener el sistema eléctrico de potencia operando en forma segura, existen una serie de eventos que pueden afectar este perfil, conexiones y desconexiones no programadas de cargas, generación, líneas de transmisión, operación incorrecta o cualquier otro dispositivo que pueda salir o entrar en servicio en forma programada o no. 

El elemento de control para mitigar estas contingencias es la potencia reactiva, la cual es provista básicamente por el sistema de generación.

Un inadecuado monitoreo y control de voltaje pueden llevar el sistema eléctrico de potencia a un colapso de voltaje, lo que ha ocasionado en algunas oportunidades apagones masivos. 

En los países en desarrollo y en muchos industrializados el control de voltaje se realiza en forma manual mediante la coordinación conjunta entre el centro de despacho y el operador del sistema de transporte, esto puede ocasionar una descoordinación o una equivocada operación causando el colapso de voltaje por eventos en cascada. 

El problema de mantener los voltajes dentro de los limites requeridos es complicado por el hecho de que de que el sistema de potencia suple potencia a un vasto numero de cargas y son alimentadas de varias fuentes de generación. Como las cargas varían, los requerimientos de potencia reactiva también varían.

Debido a que la potencia reactiva no puede ser transmitida por grandes distancias, el control de voltaje ha de ser efectuado por el uso de dispositivos especiales dispersos a través del sistema. 

Este en contraste el control de la frecuencia  el cual depende del balance completo de la potencia activa en el sistema de potencia. 

La selección y coordinación  apropiada de equipos para control de potencia reactiva y voltaje son los mayores retos de Ingeniería en los sistemas de potencia. 

Tip De Cursos Tesla: recuerda que para comprender mejor las potencias en los sistemas de potencia acuérdate de cuando te tomas una cerveza bien helada con tus cuates de Ingeniería como en las imágenes aquí debajo 😎👇🍺

Métodos De Control De Voltaje

El control de los niveles de voltaje esta acompañado del control de la producción  y absorción de flujo de potencia reactiva a todos los niveles del sistema de potencia. 

Las unidades de generación proveen los medios básicos de control de voltaje, los reguladores automáticos de voltaje controlan la excitación de campo para mantener el nivel de voltaje programado en las terminales del generador.

Medios adicionales son usualmente requeridos para controlar el voltaje a través del sistema. 

Los dispositivos empleados para este propósito pueden ser clasificados de la siguiente manera: 

Fuentes o suministradores de potencia reactiva, tales como capacitores shunt, reactores shunt, condensadores síncronos y compensadores estáticos de VAR (SVC).
Compensadores de reactancia de línea, tales como capacitores serie.
Transformadores reguladores, tales como transformadores con cambiadores de Tap´s y boosters.

Los capacitores shunt, reactores y capacitores serie proveen una compensación pasiva. Ellos pueden ser tanto permanente tanto conectados al sistema de transmisión y distribución o suichados. 

Ellos contribuyen al control de voltaje por la modificación de las características de la red. 

Los condensadores síncronos y los SVC proveen una compensación activa

La potencia activa producida/absorbida es automáticamente ajustada, para de este modo mantener el voltaje en las barras donde ellos son conectados. 

Todos juntos con las unidades de generación, establecen los voltajes en puntos específicos del sistema .