Este sitio web explica los conceptos básicos de las tecnologías FACTS y cómo se pueden usar. para intercambiar energía activa y reactiva con el sistema de transmisión, a saber:
¿Pero por qué es esto deseable? ¿Por qué queremos agregar o eliminar la potencia reactiva en el sistema de transmisión?
La principal razón para compensar la potencia reactiva es regular la magnitud del voltaje. Tenga en cuenta que la compensación puede ser tanto positiva como negativa (entrada de potencia reactiva o salida de potencia reactiva). En un sistema de transmisión, existe una fuerte correlación entre la potencia reactiva y la magnitud del voltaje, mientras que la potencia activa depende principalmente del ángulo del voltaje. Echa un vistazo a aquí para obtener un poco más de información .
En el sistema de transmisión, una rama puede tener una impedancia Z = R + jX , donde el X reactivo es aproximadamente 10 veces el R puramente resistivo.
Supongo que está familiarizado con el sistema por unidad. Déjame saber si no estás y te lo explicaré más cerca.
Primero revisemos algunas relaciones básicas:
\ begin {align *} S = V \ cdot I ^ * \\ = > I = (S / V) ^ * \\ \ Delta V = I ^ 2 \ cdot Z \\ Z = (R + jX) \ end {align *}
Supongamos que tenemos un sistema de energía muy simple que se ve así:
G ---|------------------|------------------|----->
3 Z = R + jX 2 Z = R + jX 1 Load
La corriente necesaria para suministrar la carga viene dada por:
\ begin {align *} I = (S / V) ^ * = ((1 + j0.2) / 1) ^ * = 1 - j0.2 \\ \ end {align *}
Sin compesación:
El voltaje en el bus 2 viene dado por el voltaje en el bus 1 más el aumento de voltaje sobre el cable (visto de 1 a 2):
\ begin {align *} V_2 = V_1 + I ^ 2 \ cdot Z = (1-j0.2) \ cdot (0.01 + j0.1) = 1.054 \ angle 5.01 ^ {\ circ} \; \ text {pu} \ end {align *}
Esto significa que la inyección de energía en el cable entre 1 y 2 es:
\ begin {align *} S_2 = V_2 \ cdot I ^ * = (1.031 + j0.302) \; \ text {pu} \ end {align *}
El voltaje en V3 es:
\ begin {align *} V_3 = V_2 + I ^ 2 \ cdot Z = 1.11 \ angle 9.50 ^ {\ circ} \; \ text {pu} \ end {align *}
Ahora podemos encontrar la potencia de salida del generador usando la primera ecuación:
\ begin {align *} S_ {Gen} = V_3 \ cdot I ^ * = (1.062 + j0.404) \; \ text {pu} \ end {align *}
Con compensación:
Agreguemos un capacitor que inyecte una potencia reactiva de 0.3pu en el bus 2.
El voltaje en el bus 2 todavía viene dado por el voltaje en el bus 1 y el aumento de voltaje sobre el cable, por lo que aún está \ $ \ subrayado {1.054 \ angle5.01 ^ {\ circ} \; \ text {pu} } \ $.
Ahora, la inyección de potencia reactiva de 0.3pu dará una inyección actual de:
\ begin {align *} I_ {inj} = (Q / V_2) ^ * = 0.285 \ angle {-85.0} ^ {\ circ} \; \ text {pu} \ end {align *}
La corriente a través del cable 1-2 es igual a la corriente a través del cable 2-3 más la inyección de corriente, por lo que:
\ begin {align *} I_3 = I_2 - I_ {inj} = 0.979 \ angle 4.90 ^ {\ circ} \; \ text {pu} \ end {align *}
Verá que la magnitud actual es más baja de lo que era sin compensación. Entonces, echemos un vistazo a la tensión en el bus 3:
\ begin {align *} V_3 = V_2 + {I_3} ^ 2 \ cdot Z = 1.06 \ angle10.22 ^ {\ circ} \; \ text {pu} \ end {align *}
Ahora podemos encontrar la potencia de salida del generador usando la primera ecuación:
\ begin {align *} S_ {Gen} = V_3 \ cdot I_3 ^ * = (1.037 + j0.096) \; \ text {pu} \ end {align *}
Entonces, para resumir:
W/O comp: W comp:
|V1| 1.000 1.000
|V2| 1.054 1.054
|V3| 1.115 1.060
W/O comp: W comp:
Gen 1.062 + j0.404 1.033 + j0.096
Como puede ver en los resultados anteriores, el voltaje es mucho más estable con la compensación. La corriente desciende a través del cable, lo que da como resultado menores pérdidas activas.
La razón por la que se necesita la potencia reactiva en primer lugar es porque explica la magnetización del equipo. Si no hay potencia reactiva, los transformadores, los rotores / estatores del generador, las máquinas, etc. no tienen campo magnético. Sin campo magnético, no hay par, ni acoplamiento magnético en el transformador, etc. Por lo tanto, muchos equipos tienen que consumir energía reactiva para funcionar. Si hay muy poca potencia reactiva disponible, el equipo intentará extraer más corriente para compensar. Esto conducirá a caídas de voltaje más altas, lo que al final podría causar un colapso del voltaje.
Como señala Andy, también se puede utilizar como corrección del factor de potencia para grandes cargas industriales. Sin embargo, cuando hablamos de compensación de potencia reactiva, es más frecuente debido a lo que he descrito anteriormente.
En una malla de malla también se puede usar para controlar el flujo de energía. Esto funciona porque el flujo de potencia activa a través de un cable viene dado principalmente por la diferencia de ángulo de voltaje sobre él. Si inyecta energía reactiva, el voltaje y los ángulos de las corrientes cambiarán, por lo que afectará el flujo de energía. Si inyecta la cantidad correcta en el lugar correcto, puede redistribuir el flujo de energía de la forma que desee (pero solo en pequeña medida).
¡Espero que esto responda a tu pregunta!
Lo veo así ...
Se puede conectar un sistema de transmisión de energía a una carga grande de 100kW que tiene un elemento reactivo significativo, es decir, el factor de potencia no es perfecto.
Si fuera una carga puramente resistiva, digamos que el voltaje es de 1000 voltios y la corriente es de 100 amperios. Eso es igual a 100kW. Si el factor de potencia no fuera la unidad, la corriente consumida en la línea de transmisión sería de más de 100 amperios, aunque (en un mundo perfecto donde solo se manda la energía) se factura al cliente por el consumo de 100 kW. Debido a esto, las compañías de electricidad se verían agravadas por tener que perder un poco más de pérdida en el cable sin tener que llamar para extraer dinero extra del consumidor con mal factor de potencia.
Si se realizó una inyección reactiva opuesta, la corriente se puede devolver en gran parte a 100 amperios y todos están satisfechos.
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