Fundamentalmente, un compensador síncrono, también
llamado condensador síncrono, es un motor síncrono que funciona con carga
mecánica nula. La corriente en su
devanado de campo se controla a través de un regulador de tensión, de forma que
este se comporta como una carga inductiva si esta subexcitado o como un
generador de energía reactiva si esta sobreexcitado, es decir, el motor genera o consume potencia reactiva
según lo requiera el sistema al que está conectado.
Ventajas de los
compensadores síncronos frente a los condensadores
Permiten el
suministro de energía reactiva hasta su potencia nominal, así como el consumo
de esta misma energía hasta un 50 % de su potencia nominal, es por tanto, un
elemento productor como consumidor de energía reactiva. Como elemento
consumidor de energía reactiva se le utiliza para reducir la tensión en
periodos de poca carga en la red, aspecto este imposible en los condensadores
ya que son solo elementos productores de energía reactiva.
Permiten una
regulación sencilla y de forma continua de su potencia, desde cero hasta su
valor nominal máximo, tanto en funcionamiento sobreexcitado como subexcitado, y
sin los transitorios electromagnéticos asociados a los cambios de tomas de
otros tipos de dispositivos. La
regulación de los condensadores solo se puede realizar de forma escalonada, lo
que representa menor
flexibilidad y mayor coste, además de presentar problemas técnicos (reencendidos
múltiples) en el corte de corriente de sus respectivos interruptores.
Admiten sobrecargas de corta duración,
alcanzando valores y periodos de tiempo no tolerados por los condensadores.
En caso de
disminución de la tensión, el compensador síncrono tiende automáticamente a
elevarla, suministrando más potencia reactiva. La capacidad del
condensador es fija, y la potencia reactiva suministrada es función de la
tensión en sus bornes.
En caso de caída de
tensión por un fallo en la red, los compensadores síncronos son capaces de
proporcionar corriente de cortocircuito durante un tiempo limitado, facilitando
el ajuste de las protecciones de sobrecorriente y dando una mayor estabilidad
dinámica al sistema. La potencia instalada de
condensadores influye desfavorablemente en la estabilidad del sistema, si
sobrepasa cierto límite, fundamentalmente en las horas de poca carga.
Los compensadores
síncronos no introducen armónicos en la red, ni se ven afectados por ellos,
fenómenos que si se producen en los condensadores.
No causan problemas
de resonancia eléctrica, al contrario que los condensadores.
Inconvenientes
de los compensadores síncronos frente a los condensadores
En los condensadores
las pérdidas o consumo de energía activa son proporcionalmente menores que en
los compensadores síncronos. A pesar de su marcha en vacío, el compensador
síncrono absorbe una potencia activa apreciable debido a las pérdidas
mecánicas.
Para una misma
potencia, las baterías de condensadores son más económicas, aumentando esta
ventaja en potencias reducidas.
La Instalación y el mantenimiento
de condensadores es más sencillo que en el caso de los compensadores síncronos.
Los condensadores
tienen la posibilidad de ampliar la potencia en caso necesario, por valores inferiores
a la potencia instalada, ventaja imposible en los compensadores síncronos.
Las averías en
condensadores suelen ser parciales, por lo que resultan menos perjudiciales en
un sistema eléctrico que una avería en un compensador síncrono, en este último caso
desaparecería la potencia reactiva total instalada.
La instalación de
condensadores no aumentan el valor de las corrientes de cortocircuito externas.
Por el contrario, los compensadores síncronos, trabajando como motor,
suministran corriente al punto del cortocircuito.
NOTA:
En la actualidad, la utilización de equipos basados en
elementos electromecánicos, tal como el compensador síncrono, en aplicaciones
donde se necesita un consumo o generación variable, están dando paso a los
equipos que introducen en su diseño la electrónica de potencia, apareciendo así
el concepto de Compensador Estático de Potencia Reactiva o Static Var
Compensator (SVC), se trata de una solución FACTS (Flexible AC Transmission
Systems), estos equipos se benefician de los importantes avances técnicos de las
últimas década. Dentro de esta categoría de equipos se puede citar los STATCOM
que cumplen la misma función que el SVC pero con componentes de control IGBT en
lugar de tiristores. Ver post: “Técnicas para el control del efecto Ferranti en
líneas de Alta Tensión” en el siguiente link:
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de la energía reactiva
Muchas gracias, Andrés. Sigo tu blog desde hace algún tiempo y me parece un trabajo encomiable el que realizas.
ResponderEliminarUna pregunta al respecto del artículo sobre compensadores síncronos: ¿cómo verías la "reconversión" de un alternador actualmente utilizado como generador (una central térmica, concretamente) en un compensador síncrono? Supongo que el asunto de las pérdidas no lo haría aconsejable a no ser ... que sea más costoso desmantelarlo o que su valor económico residual sea todavía muy apreciable.
¿Lo verías, al menos técnicamente, factible?
Técnicamente factible lo es, como se ha indicado en el texto, en la actualidad existen soluciones más rentables, que han desplazado totalmente al compensador síncrono, entre otras cosas por su alto consumo de energía activa debidas a las pérdidas mecánicas, a pesar de trabajar en vacío; por otro lado su instalación y sobretodo su mantenimiento implican considerables gastos comparados con los SVC.
EliminarSin embargo, al ser un material ya amortizado podría ser interesante su rehabilitación como compensador síncrono, es cuestión de hacer un análisis de rentabilidad.
Saludos
Gracias Andrés por clarificarme qué es un compensador síncrono. Espero que este año nos podamos ver. Un saludos de tu excompañero José Miguel Solans
ResponderEliminarMuy interesante material. Tengo una pregunta, según el libro "Generation of Electrical Energy" (pág 69), los condensadores síncronos se vuelven económicamente más rentables que los condensadores estáticos para un requerimiento superior a 10.000 kvar, esto por qué ocurre? Gracias por sus conocimientos.
ResponderEliminarLos condensadores síncronos de gran potencia (hasta 100.000 kVAr o incluso mayores) incorporan enfriamiento por hidrogeno, lo que reduce mucho las pérdidas por ventilación siendo este un factor importante que las hace más económicas para las potencias y velocidades más altas, cosa que no resulta así en potencias inferiores a los 10.000 kVAr al tener enfriamiento por aire.
EliminarPara tener una idea de estas pérdidas: Las pérdidas a plena carga de las unidades de 100r kVA son de unos 100 kW, y las de las unidades de 100.000 kVAr son de unos 1.300 kW.