Calidad de la energía eléctrica

Se obtienen ecuaciones para el cálculo de la potencia reactiva de compensación, necesaria para elevar el factor de potencia hasta un valor deseado, se aplican en un caso práctico, y se crea una función en Matlab para automatizar dicho cálculo.

Se muestran las ecuaciones que se aplican para calcular el factor de cargo por bajo factor de potencia, y la bonificación que se obtiene con un alto factor de potencia.

Se muestran los beneficios de carácter técnico que se obtienen al elevar el factor de potencia, así como las ecuaciones que permiten cuantificarlos: Liberación de potencia del transformador, reducción de corriente en los alimentadores y reducción de pérdidas.

Se mencionan puntos clave que deben cumplirse en la instalación del banco de capacitores establecidos por las normas, entre ellos, la magnitud máxima permitida de la sobre tensión transitoria por energización del banco

Se tiene un caso de estudio para su simulación en ATP, con el objetivo de mostrar la sobre tensión transitoria y la corriente de energización que se presenta por el recierre del banco de capacitores; así también se presentan dos métodos para su atenuación: la conexión  de un reactor en serie, y el control del tiempo de inserción.

Se muestra la forma simplificada de representar el transformador para propósitos de simulación (en ATP). Se introduce el concepto de la resonancia serie y se muestra la forma de calcular la frecuencia de resonancia.

Se presenta un estudio en el que se muestran los beneficios tanto técnicos como económicos para un caso particular, así como también se muestra la forma de calcular el tiempo de retorno de inversión por la instalación del banco de capacitores. Se automatizan dichos cálculos mediante un script interactivo en Matlab, para poder personalizar dicho estudio a otro caso particular.

Se explican las causas de la generación de corrientes armónicas en las instalaciones eléctricas, se muestra la serie de Fourier y se procede aplicarla en Matlab, para una señal cuadrada. Se aprovecha la ocasión para mostrar cómo crear gráficas en Matlab.

Se muestra la forma de representar un dispositivo no lineal para propósitos de simulación, y se introducen los conceptos de: distorsión armónica total, distorsión de demanda total y factor de potencia total.

Se introduce el caso de estudio del que nos estaremos ocupando en lecciones posteriores. En esta parte, sólo se calculan las magnitudes de las corrientes armónicas, la magnitud de la corriente eficaz, y el factor de potencia total.

Se presentan los efectos indeseables que causa el flujo de las corrientes armónicas sobre los conductores, sobre el transformador y sobre el banco de capacitores, así como las ecuaciones que permiten cuantificarlos.

Continuando con el caso de estudio, se muestra el cálculo del banco de capacitores necesario para elevar el factor de potencia, bajo condiciones de distorsión armónica, se realiza la simulación en ATP, para determinar las corrientes armónicas que fluyen tanto por el transformador, como por el banco de capacitores, y determinar si es viable o no, la instalación de dicho banco ante tales condiciones.

Se muestra la forma de dimensionar un filtro pasivo paralelo, sintonizado a la frecuencia necesaria para mitigar determinada armónica. Y aplica para el caso de estudio en el que se le da solución al problema de las armónicas, haciéndose viable la aplicación del banco de capacitores.

Se presentan otras alternativas para la solución al problema de las armónicas, como son: el balanceo de la carga, el uso de transformadores especiales, la conexión en delta del transformador, el filtro activo paralelo y el filtro pasivo de cuarto orden.