Este documento trata sobre la regulación de voltaje en sistemas eléctricos. Explica cómo ajustar la capacidad de paso en protecciones relé mediante la selección de la razón de corriente y el tap del relé. También describe diferentes métodos para regular el voltaje, como cambiadores de taps, reguladores de voltaje y condensadores. Finalmente, presenta normas técnicas sobre los límites permitidos de regulación de voltaje.

1. Operación de Sistemas
Eléctricos
Regulación devoltaje
Rodrigo González Lara
Semestre I - 2021
17 de junio de 2021

2. Operación de
Sistemas
Eléctricos
Ajustes de capacidad de paso en
protecciones relé tipo 51-51N:
• Una forma –la más usada- es determinar el
rango de paso en consideración a la ampacidad
del conductor. (En Brasil son menos
conservadores en este aspecto)
• Ver tabla adyacente con datos de conductores de
cobre desnudos, a temperatura ambiente de
20°C.
• Esta corriente se amplifica entre 10-15% para
absorber variaciones de carga
• Se selecciona la razón de TC más apropiada (ver
tabla)
• Se escoge el tap del relé más apropiado (entre 1
y 10 en relés tradicionales, en saltos de 1)
• Imín Op= Razón TTCC x Tap relé
• La determinación del lever o curva de operación está
asociado a la coordinación de protecciones aguas
arriba y aguas abajo y no a la capacidad de paso.
Sección
conductor
mm²
Sección
conductor
AWG
Ampacida
d (A)
33,5 2 200
53,5 1/0 270
67,4 2/0 312
85 3/0 363
Razón TC
600/5 120
500/5 100
400/5 80
300/5 60
250/5 50
200/5 40
100/5 20
…De la clase anterior…

3. Operación de
Sistemas
Eléctricos
Ejemplo 1: Para el conductor 3/0, la máxima carga permitida es 363
amperes, por tanto, escogemos:
• Corriente máxima por el conductor: 1,1*363 (A)=399 (A)≈ 400(A)
• Razón TTCC: 400/5
• Tap relé: 5
• Imin op= 80*5= 400
…De la clase anterior…

4. Operación de
Sistemas
Eléctricos
Curvas de tiempo
inverso relé tipo
IAC
…De la clase anterior…

5. Variación de
la potencia
consumida
por una
carga
resistiva
con la
variación
del voltaje
aplicado
(diferente a un
motor)
Operación de
Sistemas
Eléctricos

6. Variación de
las
características
de una
lámpara
incandescente
con la
variación del
voltaje
aplicado
Operación de
Sistemas
Eléctricos

7. Variación de
las
características
de una
lámpara de
mercurio con
la variación
del voltaje
aplicado
Operación de
Sistemas
Eléctricos

8. Variación de
las
características
de una
lámpara de
sodio con la
variación del
voltaje
aplicado
Operación de
Sistemas
Eléctricos

9. Variación de
las
características
de un motor
de inducción
con la
variación del
voltaje
aplicado
Operación de
Sistemas
Eléctricos

10. Variación de
las
características
de una
lámpara
fluorescente
con la
variación del
voltaje
aplicado
Operación de
Sistemas
Eléctricos

11. Regulación en
un
transformador
de distribución
trifásico de 150
KVA
Porcentaje de la carga
Operación de
Sistemas
Eléctricos

12. Condensadores
La salida potencia reactiva de los condensadores varía
con el cuadrado de la potencia. Una caída del 10 % en
el voltaje de alimentación, por lo tanto, reduce la salida
de potencia reactiva aproximadamente en un 19 %, y
donde el usuario hace una inversión en condensadores
para la mejora del factor de potencia, el usuario pierde
el beneficio de casi el 20 % de esta inversión.
Operación de
Sistemas
Eléctricos

13. Conclusión:
La eficiencia de los dispositivos
eléctricos está en relación directa
con el voltaje de suministro.
Operación de
Sistemas
Eléctricos

14. ¿Y qué dice la ley?
Operación de
Sistemas
Eléctricos

15. Norma Técnica de Calidad de Servicio para Sistemas de
Distribución:
Artículo 3-1: Regulación de Tensión.
Para evaluar la regulación de tensión en un punto de la Red de
Distribución se utilizará el siguiente indicador:
∆𝑉𝑘 = |𝑉𝑘 − 𝑉𝑛| ∗ 100
𝑉𝑛
Donde:
• ∆𝑉𝑘 : Regulación de Tensión en el punto k, en [%].
• 𝑉𝑘 : Tensión de suministro en el punto k, determinada como el
promedio de las medidas en un intervalo de 10 minutos, en [kV].
• 𝑉𝑛 : Tensión Nominal en el punto k, en [kV].
Operación de
Sistemas
Eléctricos

16. En Estado Normal y durante el 95% del tiempo de cualquiera
semana del año o de siete días corridos de medición y registro, los
valores eficaces de la tensión en el punto de conexión de los
Usuarios, promediados en 10 minutos, deberán ser tales que la
regulación de tensión se mantenga dentro de los siguientes
límites:
Tabla 3: Límites para Regulación de Tensión
Sin perjuicio de lo anterior, en Estado Normal o Estado Anormal,
todos los valores eficaces de la tensión, promediados en 10
minutos para todos los tipos de redes, en BT y MT, deberán
situarse dentro del intervalo 𝑉𝑛 - 15% y 𝑉𝑛 + 10%.
Densidad de la red
Tensión de la Red Alta y Media Baja y Muy Baja
Baja Tensión +- 7,5 % +- 10,0%
Media Tensión +- 6,0 % +-8,0%
Operación de
Sistemas
Eléctricos

17. Ejemplo en BT en zona
de densidad media
Se necesitan 958
mediciones dentro
de banda
Operación de
Sistemas
Eléctricos

18. Caso 2
Caso 3
Operación de
Sistemas
Eléctricos

19. Métodos para regular voltaje:
1.- Cambiador de taps sin carga.
15.180-14.520-13.860-13.200-12.540/400-231 volts
2.- Cambiador de derivaciones bajo carga (CDBC) en
transformadores de poder.
a) CDBC tipo reactancia (EEUU)
b) CDBC tipo resistencia (Europa)
3.- Reguladores de Voltaje en líneas
a) Conexión Delta abierta (V)
b) Conexión Estrella (Y)
Operación de
Sistemas
Eléctricos

20. Métodos para regular voltaje:
5.- Condensadores.
1. Estáticos
2. Síncronos
6.- Reactores Shunt y unidades CER
7.- Unidades generadoras con posibilidad de inyectar o absorber Q.
8.- Aumento de sección del conductor de la línea.
Operación de
Sistemas
Eléctricos

21. Operación de
Sistemas
Eléctricos

22. Operación de
Sistemas
Eléctricos
Esquema de
control de
regulador de
voltaje tipo
reactancia en un
transformador

23. Operación de
Sistemas
Eléctricos
Esquema de control
(bloques)de un
regulador de
voltaje tipo
reactancia, en un
transformador

24. Operación de
Sistemas
Eléctricos
Regulador de voltaje monofásico.

25. Operación de
Sistemas
Eléctricos
Placa de características de un
regulador de voltaje (típica).
Obsérvese la potencia nominal
del regulador.

26. Esquema de
regulador de
voltaje tipo
reactancia
Operación de
Sistemas
Eléctricos

27. Conexión de
reguladores de voltaje
en delta abierta
Operación de
Sistemas
Eléctricos

28. Desequilibrio de voltaje fase-
neutro en reguladores conectados
en delta abierta.
Operación de
Sistemas
Eléctricos

29. Conexión de
reguladores
de voltaje
en estrella
Operación de
Sistemas
Eléctricos

30. Operación de
Sistemas
Eléctricos
Placa
transformador
con CDBC tipo
resistencia
con 27 pasos de
1% de
regulación.
La N°13 es la
posición neutral.

31. Operación de
Sistemas
Eléctricos
Placa
transformador
con CDBC tipo
resistencia
con 27 pasos de
1% de
regulación.
La N°13 es la
posición neutral.

32. Operación de
Sistemas
Eléctricos
Placa
transformador
con CDBC tipo
resistencia
con 27 pasos de
1% de
regulación.
La N°13 es la
posición neutral.

33. Operación de
Sistemas
Eléctricos
Placa
transformador
con CDBC tipo
reactancia
con +- 16 pasos
de 5/8% de
regulación, más
posición neutral.

34. Regulación de voltaje mediante condensadores
Operación de
Sistemas
Eléctricos

35. Operación de Sistemas
Eléctricos
Regulación devoltaje
Rodrigo González Lara
Semestre I - 2021
17 de junio de 2021