Compensación de la potencia en sistemas de distribucion contaminados con armonicas - Mercado Alania, Luis Alberto (2008)
El método tradicional de compensación de la potencia reactiva con bancos de capacitores se caracteriza por estudiar su localización y dimensionamiento a fin de evitar el flujo de potencia reactiva, pero ésta solución queda desvirtuada cuando se producen voladuras de fusibles, conductas erráticas de los sistemas de protección, amplificaciones severas de tensión y/o corriente, etc., sin explicación aparente. La presencia de cargas no lineales inyectando armónicas en las redes junto a la compensación tradicional en redes de distribución es responsable de este problema además incrementan pérdidas, elevan la distorsión armónica total y disminuyen el factor de potencia. En ésta tesis el análisis de la compensación se realiza mediante simulaciones, la única manera de estudiar su comportamiento cuando la instalación esta en diseño. Primero se compensa la potencia reactiva a la frecuencia fundamental como si no existieran armónicas, esta solución permite aplicar estudios de amplia difusión en la literatura técnica existente con métodos tradicionales. Ubicados de esta manera los compensadores, se determinan los valores de las armónicas que producirían impedancias máximas (resonancias), se trata entonces evitar que coincidan con las armónicas fluyendo por las redes mediante el uso de filtros pasivos, comprobando que no coincidan a través de barridos de frecuencia. Luego los estudios de flujo permiten calcular la distorsión armónica total para contrastar con los límites dados en la regulación sobre la calidad de la energía. El ejemplo de aplicación de esta tesis requiere un banco de 2600 kVAr calculados por el método de compensación tradicional, el cual causa problemas de resonancia en la red de distribución a la 7ma armónica, como esta armónica está presente se compensó con el uso de filtros pasivos sintonizado desplazando el punto de resonancia ocasionando otra resonancia. Se considera entonces otras alternativas de compensación, que fueron evaluadas de las cuales con la ayuda del estudio de flujo armónico se seleccionó la compensación con filtro desintonizado con factor de desintonía del 7 % como la mejor alternativa desde el punto de vista técnico, porque reduce la distorsión armónica de tensión a 5,18 % (aceptada por la norma peruana), eleva el factor de potencia a 96 % y evita que se produzca la resonancia armónica. El uso de filtros pasivos es adecuado para solucionar problemas de compensación en las redes de distribución porque solo la quinta y séptima armónica tienen presencia significativa como se apreció. El desarrollo de una pequeña librería en el ATP representando módulos de ciertos elementos ha permitido simular distintos eventos llevando adelante esta tesis. Un estudio de compensación debe verificar la existencia de armónicas en las redes para adoptar métodos adecuados y no tener consecuencias graves.