facts

1. FACT
S
Por: César Chilet

2. Introducci
ón
• Los sistemas eléctricos, ahora no sólo se
requiere que los generadores muy distantes a los
centros de consumo operen en sincronismo y
transmitan el flujo de potencia en forma coordinada,
sino que la operación debe ser de tal manera que se
mantenga y mejore la seguridad de los
sistemas de potencia

3. Sistema de
potencia

4. Transmisión y
distribución
• Los sistemas de T&D de las empresas
eléctricas han iniciado un período de cambio,
debido principalmente a la aplicación de la
electrónica de potencia, microprocesadores y
comunicaciones en general.
Esto los ha llevado a una operación más segura,
controlable y eficiente.•

5. Transmisión y
distribución

6. Electronica de
potencia
• Se han llevado a cabo diversas
investigaciones, que han conducido al desarrollo de
los FACTS, dispositivos que abarcan al conjunto de
equipos con capacidad de controlar el flujo de
potencia o modificar las características de la red,
empleando semiconductores de potencia para
controlar el flujo en los sistemas de
corriente alterna.

7. FACT
S
• Esta tecnología se basa en
controlar la trayectoria del
la posibilidad de
flujo de
potencia y la habilidad de conectar redes
no adecuadamente interconectadas, dando la
posibilidad de transferir energía entre
agentes distantes.

9. Mayor eficiencia del
sistema
Mayor control sobre el flujo de potencia,
Operación con niveles de carga seguros, y
cercano a los límites térmicos de las líneas
de transmisión.
Mayor capacidad de transferencia de potencia
entre áreas controladas,
Prevención de salidas de servicio en
cascada,
Amortiguamiento de las oscilaciones del sistema
de potencia,
•
•
•
•
•

10. Mayor control sobre el
flujo de
potencia
•
•
Dirigiéndolo hacia rutas predeterminadas.
Los equipos FACTS pueden bloquear flujos
indeseados en anillo.
Esto permite aumentar la capacidad de las líneas en
un 20% – 40%, de otra manera ésta limitante
obligaría a reducir la
capacidad de flujo a través de ellas.
•

11. Operación con niveles de
carga seguros
• La operación sin sobrecarga, y cercano a
los límites térmicos de las LT.
Posibilita la operación de las LT cercanas a sus
límites térmicos manteniendo o mejorando la
seguridad y confiabilidad en el sistema.
Esto permite ahorrar recursos económicos mediante la
mejor utilización de sus activos ante incrementos de
la demanda de
energía y potencia.
•
•

12. Mayo
r
capacidad de
transferencia
potencia
d
e
• El margen de reserva en generación puede
reducirse considerablemente.
• Respuestas rápidas a los cambios en las
condiciones de la red para proveer un
control del flujo de potencia en tiempo real.

13. Además se
tiene
• La prevención de salidas de servicio en
cascada, limitando el efecto de fallas en el sistema y
equipos.
Amortiguamiento de las oscilaciones del sistema de
potencia, evitando daños a los equipos y que
limitan la capacidad de
transmisión.
•

14. Necesid
ad
• Compartir potencia entre las redes de
regiones alejadas, con el propósito de aprovechar la
diversidad de la demanda debido a diferencias de
clima y horario, disponibilidad de diversas reservas
de generación en zonas geográficas distintas, cambios
en precios del combustible y en la
regulación, etc.

15. Manejo de
parámetros
• Los FACTS están basados en la posibilidad
de manejar los parámetros interrelacionados
(impedancias serie y derivación, ángulo de fase,
oscilaciones a frecuencias subsíncronas),
permitiendo además operar las LT cerca de sus
límites térmicos, lo que anteriormente no era
posible a menos que se violaran las
restricciones de seguridad del sistema.

16. Tipos de
equipamientos
FACT
S
• Los equipamientos FACTS son
dos grandes grupos:
divididos en
–Los compensadores conectados en
paralelo a la red y
–Los compensadores conectados en serie. También
se los clasifica en generaciones.•

17. Primer
a
generaci
ón
• Tenemos los
equipamientos
FACTS utilizando
tiristores, llaves
semiconductoras.

18. Primera
generación
(conectados en
PARALELO)•
•
•
TCR
TSC
SVC
(Thyristor Controlled Reactor),
(Thyristor Switched Capacitor), (Static
Var Compensator).

19. Primera
generación
(conectados en
SERIE)• TSSC (Thyristor Switched Capacitor)
• TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor)

20. Phase
Shifter
• Este equipamiento de la primera
generación posee las características paralelo
de forma integrada.
serie y

21. Segun
da
generaci
ón
• Está compuesta por
equipamientos que utilizan
llaves autoconmutadas tipo
IGBTs (Insulated Gate Bipolar
Transistor), GTOs (Gate Turn
Off Thyristor) o IGTC
(Integrated Gate Commutated
Thyristor)
IGCT de 4,5 kV/2,6 kA

22. Segunda
generación
(conectados en
PARALELO)STATCOM (Static Synchronous Shunt Compensator)

23. Segunda
generación
(conectados en
SERIE)
SSSC (Static Sychronous Series
Compensator)

24. Tercera
generación
(integración SERIE-
PARALELO)• Un resultado de esto es el UPFC (Unified
Power Flow Controlled)

25. Cuarta
generación
(integración SERIE-
PARALELO)• Integración hecha en líneas diferentes es el
IPFC (Interline Power Flow Controlled)

26. Otra
clasificación

27. Tipos de FACTS
• Se pueden dividir en tres categorías según el
parámetro que se desea controlar.

28. FACTS tipo
“A”
• Estos dispositivos son capaces de controlar
el flujo de potencia activa (P) y reactiva
(Q) en la línea de transmisión.
• El ángulo de fase del nodo de conexión no está
especificado y es independiente del
estado del flujo de potencia bajo estudio.

29. FACTS tipo
“B”
• La potencia activa (P) de la línea
controlada.
• No se consideran las pérdidas en
dispositivo, ni el control de otros
corrientes.
es
el
voltajes o

30. FACTS tipo
“C”
• Soncontroladores de reactivos en el nodo
de conexión donde están instalados, el dispositivo
ajusta la inyección de potencia reactiva para
controlar la magnitud del
voltaje en dicho nodo de conexión.

31. Flujo de potencia en LT
El flujo de potencia entre dospuntosa través de
una LT sin pérdidas, está dado
•
por:
• la potencia depende de los parámetros físicos de
la red como son: Tensión en los extremos de la
línea, impedancia de la línea y el ángulo de fase
entra las tensiones.

32. Flujo en
anillo

33. Flujo de potencia en un
sistema mallado

34. Libre flujo de
potencia
• En el circuito mostrado, las líneas AB, BC y
AC tienen límites de transmisión de 1000
MW, 1250 MW y 2000 MW, respectivamente, y
límites de contingencia del doble de estos límites de
transmisión durante suficiente tiempo para permitir
la redistribución de la potencia en caso de
perder una de estas líneas.

35. Flujo en red mallada
compensada con
capacitor serie

36. Flujo en red mallada con
reactor serie
controlado

37. Flujo en red mallada con
regulador desfasador
de ángulo

38. SV
C

39. SV
C

40. STATCO
M

41. Compensa
dor
paralel
o
idea
l
• Compensador
paralelo ideal
(sin armónicos),
en paralelo
con el sistema

42. Compensador paralelo
ideal
• En las siguientes ecuaciones se han considerado que
las resistencias son despreciables y que el ángulo de
desfasajeentre las tensiones es .

43. Caso
1
•
•
•
VS adelanta a VL.
90º> >0º.
Existe un flujo
transitorio de
potencia activa
dirección de la
fuente “I”
en
(compensador).

44. Cas
o
2
• VS en atraso
respecto a VI .
•
•
90º< <0º.
Existe un flujo
transitorio de
potencia activa
dirección de la
fuente “S”
(sistema).
en

45. Caso
3
•
•
•
VS en fase con VI.
=0º.
Como VS = VI, no
existe corriente en el
circuito y por tanto no
existe
potencia activa, ni
reactiva entre las
fuentes “S” e “I”.

46. Caso
VS en fase con VI.
=0º.
Como VS > VI, no
existe flujo de
potencia activa entre
las fuentes
“S” e “I”, más
existe potencia
reactiva inductiva
(QS>0)
4
•
•
•

47. Caso
5
•
•
•
VS en fase con VI.
=0º.
Como VS < VI, no
existe flujo de
potencia activa entre
las fuentes
“S” e “I”, más
existe potencia
reactiva capacitiva
(QS<0)

48. Conclusi
ón
• Se verifica asimismo que
de
una fuente de
tensión
puede
activa,
puede
con capacidad control de fase
direccionar el flujo de potencia
y con el control de amplitud,
reactiva
se
encontrolar la potencia
aquel punto del circuito.

49. Custom
Power

50. Objetiv
o
• El término Custom Power ha sido
propuesto para designar una nueva generación de
dispositivos basados en semiconductores de
potencia, diseñados para operar en niveles de media
y baja tensión, y cuyo objetivo fundamental es la
mejora de la calidad de servicio de las
redes de distribución

51. Nuevos desarrollos
En semiconductores controlables, micro-
controladores, procesadores de señal y tecnologías de
almacenamiento de energía han permitido el diseño
de dispositivos con respuesta mas rápida y ajuste
más preciso en funciones como son la regulación de
tensión, la compensación de potencia reactiva, la
reducción de la tasa de distorsión de armónicos, o la
limitación de
corrientes de cortocircuito.
•

52. Ncesidades de la
consecionarias
• Mejorar la calidad de servicio sobre todo
para equipos electrónicos muy sensibles la
tensión, corriente, frecuencia;
• Cancelar los armónicos producidos por equipos
electrónicos en la red de
distribución.
a

53. La tecnología de los custom
power.
•
•
Son básicamente dos :
El desarrollo
controlables
de nuevos
(GTO, IGBT,
semiconductores
MCT), y
medios de• Nuevos y más potentes
almacenamiento de energía (condensadores alta
capacidad de, nuevas baterías, bobinas
superconductoras, almacenamiento inercial).
También los micro-controladores y los
procesadores de señal.
de
•

54. Proyecto inicial
patrocinado por
EPR
I
•
•
Eran tres :
Acondicionador Dinámico de Tensión
Dynamic Voltage Restorer),
Compensador Estático (D-STATCOM,
Distribution Static Compensator),
(DVR,
•
• Interruptor de Estado Sólido (SSB, Solid
State Breaker).

55. DV
R
• Inversortrifásico conectadoa la línea de
distribución mediante un transformador instalado
en serie, y con un elemento de almacenamiento (o
fuente) de energía en
el lado de continua del inversor.

56. DV
R
• Puede inyectar una tensión en sincronismo
cuadraturacon
con
la tensión de línea
de
(o en
la corriente), amplitud y fase
elvariable;
intercambio
esto
de
permite controlar
potencia activa y reactiva
energía
continua
entre la línea y la fuente de
recargable instalada en el lado de
del inversor.

57. DV
R

59. Platform-Mounted DVR (PMDVR)

60. Prototype Installation
PMDVR

61. D-STATCOM
• Inversortrifásico conectadoa la línea de distribución,
mediante un transformador en paralelo, y con un
elemento de almacenamiento (o fuente) de energía en
el lado de continua del inversor.

62. D-
STATCOM
• Puede inyectar una corriente de amplitud y
fase variable, que permite controlar la
tensión y corregir el
Puede reemplazar a
factor de potencia.
• otros elementos
de tensión y deconvencionales de control
potencia reactiva (bancos
condensadores, transformadores con
regulación), y
Funcionar también como filtro activo.•

63. D-
STATCOM

64. D-
STATCOM

66. SS
B
• Dispositivo
conectado en
serie que
permite un
corte o
limitación de
corriente en un
intervalo
inferior a un
ciclo de
frecuencia.

67. SS
B
• Los SSB actualmente en funcionamiento
han sido diseñados tomando como base
tiristores y GTOs.

68. SS
B
Puede realizar varias funciones: coordinado con un
STATCOM
–puede limitar el impacto de
determinadas cargas en la red;
–Puede transferir consumos entre líneas en caso de
avería en una de ellas;
–Puede servir para realizar un arranque
controlado de motores; y
–Puede reconfigurar estaciones
receptoras.
•