SVG – Static VAR Generator
NUEVO SISTEMA REVOLUCIONARIO DE CONTROL DE FACTOR DE POTENCIA
¿QUE ES EL FACTOR DE POTENCIA?
El factor de potencia es una medida de la eficacia con la que se utiliza la energía entrante en su sistema eléctrico para convertir la corriente en potencia de salida, como calor, luz o movimiento mecánico, y se define como la relación entre la potencia activa (de trabajo) y la potencia aparente (total).
La potencia activa (kW) es la potencia que realmente alimenta a un equipo y realiza un trabajo útil y productivo. También se la suele llamar potencia real o potencia de trabajo.
La potencia reactiva (kVAr) es la potencia requerida por algunos equipos (por ejemplo, transformadores y motores) para producir un campo magnético que permita realizar un trabajo real. Es necesaria para operar ciertos equipos, pero no se ve ningún resultado por su uso.
La potencia aparente (kVA) es la suma vectorial de la potencia activa (kW) y la potencia reactiva (kVAr) y es la potencia total suministrada a través de la red eléctrica que se requiere para producir la cantidad relevante de potencia actica para la carga.
¿POR QUÉ MEJORAR EL FACTOR DE POTENCIA?
El factor de potencia deficiente hace que se extraiga más corriente del suministro de la que realmente se necesita para alimentar a la carga de manera eficiente. Esta corriente adicional puede causar una sobrecarga de la red eléctrica, transformadores de suministro, tableros de distribución, dispositivos de conmutación de motores y equipos de protección y cableado. También puede causar una caída de tensión excesiva que puede afectar a otros equipos eléctricos.
El factor de potencia se puede mejorar instalando equipos de corrección del factor de potencia (PFC – Power Factor Controller). El equipo PFC simplemente agrega corriente reactiva que está desfasada con las corrientes existentes para «cancelar» la baja salida del factor de potencia.
LOS BENEFICIOS DE CONTROLAR EL FACTOR DE POTENCIA
- Reducir los costos operativos al utilizar la energía de manera eficiente, reduciendo los costos de distribución y evitando penalizaciones.
- El bajo factor de potencia puede causar sobrecarga de cables, tableros de distribución, transformadores y otros equipos eléctricos.
- El bajo factor de potencia puede generar niveles bajos de tensión en el sitio y, en consecuencia, presentar un rendimiento poco confiable del equipo.
LA EVOLUCION EN LA CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA
- Compensación fija
- Controladores automáticos por pasos
- Tiristores (controlados parcialmente)
- IGBT – Insulated Gate Bipolar Transistor (control inteligente)
CONTROL DE FACTOR DE POTENCIA – STATIC VAR GENERATOR (SVG)
El equipo de corrección automática del factor de potencia se aplica ampliamente para garantizar que la red eléctrica se utilice a su mejor capacidad. La forma habitual de realizar dicha corrección del factor de potencia es un controlador automático que monitorea una fase entrante a una planta y conmuta bancos de capacitores para tratar de mantener un factor de potencia objetivo. Los problemas con la corrección automática del factor de potencia basada en capacitores son vastos y variados. Es lento para reaccionar a los cambios de carga, por lo que el sistema está constantemente en un estado de compensación excesiva o compensación insuficiente. En los entornos actuales, que son ricos en armónicos, los capacitores sufren sobrecargas. La resonancia del sistema es un riesgo y la esperanza de vida del sistema se reduce. Los contactores fallan regularmente y los capacitores sobrecargados tienen fugas, lo que presenta un riesgo real de incendio.
El SVG es un enfoque completamente nuevo para la corrección del factor de potencia. El SVG utiliza un inversor de alta velocidad que reacciona a los cambios en la potencia reactiva, intercambiando potencia reactiva correctiva en el sistema. La corrección completa se realiza en el orden de los milisegundos. Esta respuesta rápida proporciona una corrección precisa y estable del factor de potencia en tiempo real sin los inconvenientes de los sistemas tradicionales basados en capacitores.
El SVG puede ajustar continuamente la potencia reactiva de forma dinámica y bidireccional (adelantada o atrasada). No hay posibilidad de resonancia del sistema e incluso en condiciones de baja tensión, el SVG proporcionará una compensación de potencia reactiva completa. El SVG está basado al 100% en inversores, por lo que no hay capacitores de CA que fallen.
El SVG es un dispositivo conectado en paralelo con la carga que se va a compensar. El dispositivo es una fuente de corriente controlada que proporciona una forma de onda de corriente en tiempo real.
PRINCIPIO DE OPERACIÓN DEL SVG
Cuando la carga genera corriente inductiva o capacitiva, la corriente de carga se retrasa o adelanta a la tensión. El SVG detecta la diferencia de ángulo de fase y genera corriente de avance o retraso en la red, haciendo que el ángulo de fase de la corriente sea casi igual al de la tensión, lo que significa que el factor de potencia es prácticamente uno.
La corriente de carga se detecta a través de TCs (Transformadores de Corriente) externos y se alimenta al DSP (Digital Signal Processor) interno y la CPU, donde un algoritmo de potencia reactiva instantánea separa la potencia activa de la potencia reactiva.
Una consigna de potencia reactiva compensadora se calcula de forma dinámica y precisa y se envía al control IGBT, donde se genera la señal requerida. Una potencia reactiva capacitiva compensatoria o potencia reactiva inductiva se controla y fluirá una corriente capacitiva o inductiva, creando un intercambio de potencia reactiva con la red.
El SVG es capaz de operar en los siguientes modos:
- Factor de potencia constante: En este modo el SVG mantiene constante el factor de potencia en la barra de conexión. Este es el modo de operación más común ya que se usa para mantener el factor de potencia en valores que no involucren multa para la planta.
- Potencia reactiva constante: En este modo de operación el SVG genera una cantidad de potencia reactiva inductiva o capacitiva constante.
- Tensión constante: En este modo el SVG ajusta la salida de reactivo de modo de lograr una tensión constante en la barra a la que se encuentra conectado.
Los módulos de potencia son la parte fundamental del sistema primario del SVG. En consecuencia, los mismos se configuran para cumplir con los siguientes requisitos:
- Cada módulo es autónomo e incluye circuitos de autocontrol, protección, aislamiento y carga.
- Todos los módulos son idénticos tanto en diseño como en sus características eléctricas y por ende son intercambiables.
- Los módulos no contienen partes que tengan un rápido desgaste, que requieran mantenimiento o que necesiten ser reemplazadas regularmente. El diseño permite que los módulos puedan retirarse del tablero de forma sencilla.
- En caso de falla de un módulo se tiene un diseño tal que permite su reemplazo dentro de un tiempo de 10 minutos.
- Cada módulo debe tiene cuatro (4) IGBTs para formar un inversor tipo puente H.
- Los IGBTs cuentan con ventilación de aire forzado.
RENDIMIENTO EXCEPCIONAL
El SVG proporciona una respuesta en tiempo real con corrección constante del factor de potencia. La respuesta transitoria libre, prácticamente instantánea, garantiza una alta estabilidad del sistema con las siguientes características:
- Compensación de potencia reactiva: Cos Φ = 1.00.
- Corrección continua – control sin escalones. El SVG controla desde 0 kVAr clasificado como un rango continuo.
- Sin compensación excesiva o compensación insuficiente, tal como se experimenta con los sistemas de conmutación de capacitores.
- Corrección individual en las tres fases.
- Compensación capacitiva e inductiva: -1 a +1. Algo que los sistemas basados en capacitores no pueden hacer.
- Tiempo de respuesta en el orden de los µs con corrección completa en el orden de los ms. Adecuado para cargas altamente dinámicas donde el factor de potencia cambia rápidamente o en grandes pasos (por ejemplo aserraderos, grúas, soldadores).
- Dimensionamiento optimizado: la capacidad instalada es igual a la capacidad de compensación.
- Montaje en pared para tamaños pequeños.
- Opciones de montaje en bastidor para tamaños mayores. Un gabinete puede acomodar hasta varios cientos de kVAr utilizando cualquier combinación de tamaños.
COMPARATIVA:
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BANCO DE CAPACITORES |
SVG |
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Los sistemas basados en capacitores se basan en bancos de capacitancia fija, esto significa que la cantidad de corrección está disponible solo en múltiplos de los bancos fijos, lo que resulta en una compensación excesiva o insuficiente. |
El SVG utiliza tecnología de inversor para inyectar una cantidad infinitamente variable de potencia reactiva correctiva. Esto asegura que el factor de potencia esté siempre en el punto de ajuste sin corrección excesiva o insuficiente. |
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Los sistemas basados en capacitores tardan en responder. El controlador del factor de potencia debe estar sintonizado para detener el ciclo del proceso de conexión y desconexión. El retraso aumenta aún más por el tiempo que tarda el contactor en operar. |
El tiempo de respuesta completo del SVG es del orden de los ms y el tiempo de respuesta dinámico es del orden de los us. Esto hace que el SVG sea perfecto para sitios con un factor de potencia que cambia rápidamente. |
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Los sistemas basados en capacitores pueden encontrar resonancia. |
El SVG utiliza tecnología de inversor para eliminar la resonancia. |
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Los sistemas convencionales solo pueden corregir una carga inductiva. |
El SVG puede corregir tanto una carga inductiva como capacitiva. |
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Los sistemas convencionales se fabrican mediante la instalación conjunta de bobinas, capacitores y contactores en un gabinete, esto ocupa una gran cantidad de espacio. |
La tecnología de inversor utilizada en el SVG es muy compacta y generalmente requiere menos área de montaje que un sistema convencional. |
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El rendimiento de los capacitores de corrección del factor de potencia se ve muy afectado por el nivel de tensión de la red. Una baja tensión en la red da como resultado un peor rendimiento de compensación de los capacitores. |
El rendimiento de SVG prácticamente no se ve afectado por los bajos niveles de tensión de la red. |
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Los sistemas basados en capacitores requieren una conmutación frecuente de las etapas para lograr la corrección del factor de potencia cambiante, lo que resulta en una vida útil más corta, en algunos casos tan baja como 3 años. |
El SVG tiene bajas pérdidas y necesita poco mantenimiento, con una vida útil de hasta 20 años. |
CONTROL FLEXIBLE Y MONITOREO
Fácil de usar, con pantallas en cada unidad que proporcionan toda la información del sistema, incluyendo tensión de red, corriente de compensación, corriente de red, corriente de carga, factor de potencia de red, factor de potencia de carga, código de alarma y estado de funcionamiento.
Los sistemas basados en gabinetes vienen completos con una pantalla para que pueda ver exactamente lo que está sucediendo con su sistema completo. Además de la información disponible en la pantalla de la unidad estándar, puede ver otras variables, THDv, THDi, formas de onda de voltaje, espectro armónico, etc.
Mediante el uso de módulos de comunicación el SVG puede integrarse en cualquier sistema de control de planta.
Proporciona datos de rendimiento, estado del módulo de alimentación y alarmas al sistema SCADA.
Monitorea las anomalías de la red y el estado de operación de varios de sus componentes. En el caso de una falla grave, se lleva a cabo un apagado de emergencia para proteger al SVG de daños y evitar impactos y daños a la red y al equipo de carga.
El HMI actúa como medidor de calidad de potencia completa.
ALTA ESTABILIDAD Y RED AMIGABLE
A diferencia de los sistemas tradicionales basados en capacitores, el SVG no interactúa negativamente con su sistema eléctrico. Los entornos armónicamente ricos de hoy son difíciles para los sistemas basados en capacitores con mayores riesgos de resonancia y fallas. No se ven afectados por la distorsión armónica y libres de resonancia. Compensación de desequilibrio trifásico. No se ven afectados por la caída de tensión de la red. Incluso bajo niveles de tensión de red reducidos, se puede proporcionar corriente reactiva completa para cumplir con las condiciones de trabajo.
No hay picos de tensión transitorios causados por la conmutación de capacitores.
RESUMEN
El SVG está revolucionando el mercado de la corrección del factor de potencia al aplicar electrónica de potencia para compensar en forma óptima. En nuestro pais así como en el resto del mundo el protagonismo de estos equipos crece día a día. Aplicaciones en sistemas de BT y de MT, empresas de energía, industrias, parques eólicos y solares y los más variados usos y aplicaciones, amplían la base instalada y genera bajas en los costos que permiten contar hoy con esta tecnología al mismo precio, y algunos casos a menores precios, que la tradicional.
Precios competitivos, menores plazos de entrega, fabricación nacional, mayor seguridad, menores dimensiones, beneficios técnicos, características incomparables y aplicaciones ilimitadas, hacen del SVG una revolución.
AUDITORÍA DEL SITIO DE CALIDAD DE ENERGÍA Y SERVICIOS DE INGENIERÍA SVG
Para nuevas instalaciones, nuestro equipo de aplicaciones puede ayudarlo a diseñar una solución de calidad de energía adecuada para cumplir con los requisitos de su sistema. Alternativamente, utilizando nuestro equipo de medición especializado, nuestro equipo de soporte técnico puede llevar a cabo una auditoría in situ para diseñar una solución para sus necesidades de factor de potencia. Se presentará un informe con recomendaciones sobre soluciones. Llame a GRUPO ELECOND para analizar sus requisitos con nuestro equipo de soporte técnico.
