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14 abril, 2019

Introducción al control de voltaje

Introducción al control de voltaje

Existen tres métodos principales para controlar la tensión en el extremo de un alimentador de distribución: mediante el uso de equipos de control para variar la tensión en el extremo de suministro del alimentador o en el extremo de carga y mediante el control de la corriente en la línea mediante el cambio del factor de potencia.

 
Introduccion al control de voltaje

En la fuente de transmisión, el voltaje es controlado por los reguladores de voltaje de los generadores. El equipo de control de voltaje conectado en el extremo de suministro o en el extremo de carga del alimentador incluiría:

 
1. Transformadores de cambio de tomas de descarga,
2. Transformadores cambiadores de tomas bajo carga,
3. Transformadores de refuerzo,
4. Reguladores de bobinas móviles,
5. Reguladores de inducción.
 

Los dispositivos de control de corriente destinados a controlar el factor de potencia son condensadores estáticos o rotativos. Los condensadores rotativos son raramente o nunca usados en sistemas de alimentación por módem y no serán discutidos.

 
Equipo de cambio de voltaje

Los transformadores de cambio de tomas están construidos de forma que la tensión de salida puede ajustarse mediante un interruptor para aumentar o disminuir la tensión.

 

Por lo general, el voltaje se cambia en incrementos del voltaje nominal – típicamente 2.5% para transformadores de distribución (22/11 kV a 400 voltios) pero más fino, digamos 1.25 – 1.5% para transformadores en subestaciones de transmisión con un rango completo de ajuste de hasta ±10% del voltaje nominal de salida.

 

Esto significa que para una línea de 11 kV la tensión en el extremo de alimentación puede estar entre 9,9 kV y 12,1 kV.
 

 

Los cambiadores de tomas bajo carga garantizan que no se interrumpa el suministro eléctrico durante el cambio del valor de tensión y, en consecuencia, son los preferidos, aunque sean mucho más caros. Cuando se instalan cambiadores de tomas de descarga, la alimentación eléctrica debe desconectarse durante el tiempo necesario para cambiar el ajuste de tensión.

 

Los elementos esenciales de la carga y los circuitos de compensación utilizados para el control automático de un cambiador de tomas bajo carga se muestran en la figura 1.

 

Esencialmente consiste en un relé de detección de tensión, que accionará el motor del cambiador de tomas para mover la posición de la toma automáticamente hacia arriba o hacia abajo a medida que la tensión varía con respecto al nivel de tensión deseado establecido. Este nivel de ajuste suele denominarse “tensión de flotación” del transformador o subestación.

 

El relé de voltaje detecta el voltaje de salida del transformador, más un voltaje de compensación que refleja la caída esperada en el alimentador, como se muestra a continuación.

 

Para entender cómo funciona el sistema, primero hay que considerar el caso más sencillo, en el que la tensión de salida del transformador acciona el relé.

También podemos compensar la caída de los alimentadores que salen de la subestación haciendo circular la salida del transformador de corriente a través de valores ajustables de resistencia y reactancia (que se ajustan para reflejar los valores de resistencia y reactancia del alimentador) en el circuito de detección de tensión.

 

La caída de la impedancia del modelo Zc en el relé regulador de tensión debe ser capaz de reflejar la caída de tensión en el alimentador, si está correctamente configurado.

 

Figura 1a - Circuitos de carga y control

Figura 1a – Circuitos de carga y control


 
Figura 1b - Diagramas de fases de los circuitos de carga y control

Figura 1b – Diagramas de fases de los circuitos de carga y control


 
Dónde:
 

Circuitos principales Circuitos de control
ES Tensión final de envío eT Tensión de salida del transformador de tensión
EZ Caída de tensión en la línea eC Caída de tensión en el compensador
ER Tensión final receptora eV Tensión del relé de regulación
RL Resistencia de línea RC Resistencia del compensador
XL Reactancia de línea XC Reactancia de compensación
IL Corriente de carga iC Corriente secundaria del TC

 

El relé de detección de tensión haría que el transformador cambiara de toma en respuesta a las variaciones de tensión en la carga al final del alimentador, y no sólo en los terminales de los transformadores de la subestación. Cuando la carga aumenta, esto significaría que las derivaciones cambiarían antes que si se detectara sólo la tensión de salida del transformador y la tensión de salida del transformador sería mayor, pero en el extremo de la carga del alimentador la tensión se mantendría en el nivel deseado.

 

Esto se puede ver en el diagrama de fases de la Figura 1.

 

Esta compensación para la caída de tensión en la línea se denomina ‘compensación de caída de línea’ (‘LDC’). Por lo general, se establece como un aumento porcentual de la tensión en un determinado valor de la carga del transformador.

 

En resumen, si el LDC es cero, el relé de regulación de voltaje del transformador cambiará las tomas puramente en el voltaje de los terminales del transformador. Cuando el LDC se ajusta a un valor positivo, el relé de regulación de voltaje del transformador cambiará las tomas basándose en el voltaje del terminal del transformador menos el valor de caída de voltaje de la línea.

 
Tipos de reguladores de tensión
 
Reguladores

El método más simple y más comúnmente utilizado para aumentar el voltaje en las líneas de distribución, donde la capacidad no es un problema, pero donde la variación de voltaje es excesiva (por ejemplo, en los alimentadores rurales) es a través de un autotransformador, usualmente referido simplemente (pero no exactamente) como un “regulador de voltaje” (porque como veremos más adelante, hay muchos tipos de reguladores).

 

Un autotransformador tiene una bobina común en lugar de bobinas primarias y secundarias separadas como con los transformadores tradicionales.

 

El voltaje de salida puede aumentarse teniendo más vueltas en la toma de salida o reducirse (“bucked”) teniendo menos vueltas en la posición de toma de salida, como se muestra en la Figura 2.

 

Figura 2 - Regulador de voltaje (Auto-transformador)

Figura 2 – Regulador de voltaje (Auto-transformador)


 

Los grifos son cambiados automáticamente por un cambiador de tomas bajo carga descrito anteriormente. Otro dispositivo para controlar la tensión que se puede utilizar solo o en combinación con un transformador es un regulador, del cual existen dos tipos:

 
– Reguladores de tensión de inducción
– Reguladores de tensión de bobinas móviles
 
Puede leer el artículo completo en: electrical-engineering-portal.com

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