Sistema de transmisión de CA flexible

Un sistema flexible de transmisión de corriente alterna ( FACTS ) es un sistema compuesto por equipos estáticos utilizados para la transmisión de energía eléctrica en corriente alterna (CA) . Su objetivo es mejorar la controlabilidad y aumentar la capacidad de transferencia de energía de la red. Generalmente se trata de un sistema basado en electrónica de potencia .

El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) define FACTS como "un sistema basado en electrónica de potencia y otros equipos estáticos que proporcionan control de uno o más parámetros del sistema de transmisión de CA para mejorar la controlabilidad y aumentar la capacidad de transferencia de energía". ^[1]

Según Siemens, "HECHOS Aumentan la confiabilidad de las redes de CA y reducen los costos de suministro de energía. Mejoran la calidad de la transmisión y la eficiencia de la transmisión de energía al suministrar energía inductiva o reactiva a la red. ^[2]

Tecnología

Transmisión por línea sin pérdidas.

Compensación en serie.

Compensación de derivación.

Compensación de derivación

En la compensación en derivación, el sistema de energía está conectado en derivación (en paralelo) con los FACTS. Funciona como una fuente de corriente controlable . La compensación de derivación es de dos tipos:

Compensación capacitiva en derivación

Este método se utiliza para mejorar el factor de potencia . Siempre que se conecta una carga inductiva a la línea de transmisión, el factor de potencia se retrasa debido al retraso de la corriente de carga. Para compensar, se conecta un condensador en derivación que extrae la corriente que conduce al voltaje de la fuente . El resultado neto es una mejora en el factor de potencia.

Compensación inductiva en derivación

Este método se utiliza cuando se carga la línea de transmisión o cuando hay una carga muy baja en el extremo receptor. Debido a una carga muy baja o nula, una corriente muy baja fluye a través de la línea de transmisión. La capacitancia en derivación en la línea de transmisión provoca una amplificación de voltaje ( efecto Ferranti ). La tensión del extremo receptor puede duplicar la tensión del extremo emisor (generalmente en el caso de líneas de transmisión muy largas). Para compensar, se conectan inductores en derivación a través de la línea de transmisión. De este modo, la capacidad de transferencia de potencia aumenta dependiendo de la ecuación de potencia.

$${\displaystyle P=\left({\frac {EV}{X}}\right)\sin(\delta )}$$

¿ Dónde está el ángulo de potencia? ${\displaystyle \delta }$

Teoría

En el caso de una línea sin pérdidas, la magnitud del voltaje en el extremo receptor es la misma que la magnitud del voltaje en el extremo emisor: V _s = V _r = V. La transmisión produce un desfase que depende de la reactancia de la línea X. ${\displaystyle \delta }$

${\displaystyle {\begin{aligned}{\underline {V_{s}}}&=V\cos \left({\frac {\delta }{2}}\right)+jV\sin \left({\frac {\delta }{2}}\right)\\[3pt]{\underline {V_{r}}}&=V\cos \left({\frac {\delta }{2}}\right)-jV\sin \left({\frac {\delta }{2}}\right)\\[3pt]{\underline {I}}&={\frac {{\underline {V_{s}}}-{\underline {V_{r}}}}{jX}}={\frac {2V\sin {\left({\frac {\delta }{2}}\right)}}{X}}\end{aligned}}}$

Al tratarse de una línea sin pérdidas, la potencia activa P es la misma en cualquier punto de la línea:

${\displaystyle P_{s}=P_{r}=P=V\cos \left({\frac {\delta }{2}}\right)\cdot {\frac {2V\sin {\left({\frac {\delta }{2}}\right)}}{X}}={\frac {V^{2}}{X}}\sin(\delta )}$

La potencia reactiva en el extremo emisor es lo opuesto a la potencia reactiva en el extremo receptor:

${\displaystyle Q_{s}=-Q_{r}=Q=V\sin \left({\frac {\delta }{2}}\right)\cdot {\frac {2V\sin \left({\frac {\delta }{2}}\right)}{X}}={\frac {V^{2}}{X}}(1-\cos \delta )}$

Como es muy pequeña, la potencia activa depende principalmente de la magnitud del voltaje, mientras que la potencia reactiva depende principalmente de la magnitud del voltaje. ${\displaystyle \delta }$ ${\displaystyle \delta }$

Compensación serie

HECHOS para la compensación en serie modifican la impedancia de línea: X disminuye para aumentar la potencia activa transmisible. Sin embargo, se debe proporcionar más potencia reactiva.

${\displaystyle {\begin{aligned}P&={\frac {V^{2}}{X-Xc}}\sin(\delta )\\[3pt]Q&={\frac {V^{2}}{X-Xc}}(1-\cos(\delta ))\end{aligned}}}$

Compensación de derivación

Se inyecta corriente reactiva en la línea para mantener la magnitud del voltaje. La potencia activa transmisible aumenta pero se debe proporcionar más potencia reactiva.

${\displaystyle {\begin{aligned}P&={\frac {2V^{2}}{X}}\sin \left({\frac {\delta }{2}}\right)\\[3pt]Q&={\frac {4V^{2}}{X}}\left[1-\cos \left({\frac {\delta }{2}}\right)\right]\end{aligned}}}$

Ejemplos de compensación en serie

Ejemplos de HECHOS para compensación en serie (esquemático)

• Compensador estático síncrono en serie (SSSC)
• Condensador en serie controlado por tiristores (TCSC): un banco de condensadores en serie es desviado por un reactor inductor controlado por tiristores
• Reactor en serie controlado por tiristores (TCSR): un banco de reactores en serie es desviado por un reactor controlado por tiristores
• Condensador en serie conmutado por tiristores (TSSC): un banco de condensadores en serie es desviado por un reactor conmutado por tiristores
• Reactor en serie conmutado por tiristores (TSSR): un banco de reactores en serie es desviado por un reactor conmutado por tiristores

Ejemplos de compensación de derivación

Ejemplos de HECHOS para compensación de derivación (esquemático)

• Compensador síncrono estático ( STATCOM ); anteriormente conocido como condensador estático (STATCON)
• Compensador estático VAR (SVC). Los SVC más comunes son:
  • Reactor controlado por tiristores (TCR): el reactor está conectado en serie con una válvula de tiristor bidireccional. La válvula de tiristor está controlada por fases. La reactancia equivalente se varía continuamente.
  • Reactor conmutado por tiristor (TSR): Igual que el TCR, pero el tiristor está en conducción cero o total. La reactancia equivalente se varía paso a paso.
  • Condensador conmutado por tiristor (TSC): el condensador está conectado en serie con una válvula de tiristor bidireccional. El tiristor está en conducción cero o plena. La reactancia equivalente se varía paso a paso.
  • Condensador conmutado mecánicamente (MSC): el condensador se conmuta mediante un disyuntor. Su objetivo es compensar la potencia reactiva en estado estacionario. Se cambia sólo unas pocas veces al día.

Ver también

• Compensador estático síncrono en serie
• HVDC
• Clasificación de línea dinámica para servicios eléctricos

Referencias

Referencias en línea

1. Términos y definiciones propuestos para sistemas de transmisión de CA flexibles (FACTS) , IEEE Transactions on Power Delivery, volumen 12, número 4, octubre de 1997, págs. doi :10.1109/61.634216
2. Sistemas de transmisión de CA flexibles (FACTS) - Siemens

Referencias generales

• Narain G. Hingorani, Laszlo Gyugyi Understanding FACTS: Conceptos y tecnología de sistemas de transmisión de CA flexibles , Wiley-IEEE Press, diciembre de 1999. ISBN 978-0-7803-3455-7 
• Xiao-Ping Zhang, Christian Rehtanz, Bikash Pal, Sistemas de transmisión de CA flexibles: modelado y control , Springer, marzo de 2006. ISBN 978-3-540-30606-1 . https://link.springer.com/book/10.1007%2F3-540-30607-2 
• Xiao-Ping Zhang, Christian Rehtanz, Bikash Pal, Sistemas de transmisión de CA flexibles: modelado y control , segunda edición, Springer, febrero de 2012, ISBN 978-3-642-28240-9 (impreso) 978-3-642-28241-6 (En línea), https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-642-28241-6 
• A. Edris, R. Adapa, MH Baker, L. Bohmann, K. Clark, K. Habashi, L. Gyugyi, J. Lemay, A. Mehraban, AK Myers, J. Reeve, F. Sener, DR Torgerson, RR Wood, Términos y definiciones propuestos para sistemas de transmisión de CA flexibles (FACTS) , IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 12, No. 4, octubre de 1997. doi: 10.1109/61.634216 ^{[ enlace muerto ]} http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=00634216