ANÁLISIS ARMÓNICO PARA EL COMPENSADOR SERIE.

Las armónicas inyectadas por el compensador serie TCSC emergen de las armónicas de la corriente de la rama donde está la inductancia, el TCR. La figura 4-39 muestra un modelo simple que puede ser utilizado para el estudio de contaminación de armónicas que inyecta el compensador serie en el sistema [08].

En la figura 4-39, la rama en la cual está el reactor controlado a tiristor TCR, es modelada como una fuente de corriente que inyecta corrientes armónicas en el banco de condensadores. El banco de condensadores provee un camino de baja impedancia para las armónicas por lo tanto muy pequeñas corrientes armónicas se infiltran en la línea de transmisión. Normalmente el foco de interés del contenido armónicas de la tensión entre las barras, que corresponde a línea de transmisión y la corriente que fluye a través de esta línea. El orden de las componentes armónicas circulantes son las frecuencias más bajas insertadas en el voltaje del condensador y se mantienen proporcionales al factor boost y a la amplitud de la corriente línea. Normalmente el TCSC opera en el modo boost capacitivo y con valores cercanos a 1,2 ó 1,5. Por lo tanto bajo estas circunstancias sólo el orden de más bajas armónicas son inyectadas en el sistema, tales como la tercera y quinta armónica, tienen una relevante importancia [08].

70 4.5.1 Análisis armónico para el modo Bypass.

Espectro Fourier Corriente de Línea

0,00E+00 2,00E+00 4,00E+00 6,00E+00 8,00E+00 1,00E+01 1,20E+01 1,40E+01 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Frecuencia (Hz) A m

plitud (A) I(línea)

Espectro Fourier Itcr

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Frecuencia (Hz) Amplitud (A) Itcr

Espectro Fourier Ico

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Frecuencia (Hz) Amplitud (A) Ico

Figura 4-40 Espectro de Fourier de la corriente de línea, TCR y a través del condensador.

Tabla 4-3 Componentes de Fourier de la corriente de línea modo bypass.

72 Tabla 4-5 Componentes de Fourier de la corriente en el condensador modo

bypass. Espectro Fourier Vc 0,00E+00 5,00E+00 1,00E+01 1,50E+01 2,00E+01 2,50E+01 3,00E+01 3,50E+01 4,00E+01 4,50E+01 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Frecuencia (Hz) Amplitud (V) Vc

Tabla 4-6 Componentes de Fourier del voltaje en el condensador modo Bypass.

Para el modo de operación Bypass, las armónicas inyectadas al sistema son prácticamente despreciables, los tiristores siempre están conduciendo por lo tanto el circuito se comporta aproximadamente lineal (salvo en el punto donde se disparan los tiristores, ya que como no son ideales se produce un retardo inyectándose armónicas al sistema), para este modo de operación el circuito es equivalente a la reducción en paralelo de la reactancia inductiva y valor del banco fijo de condensadores. Respecto del grado cuantitativo de contaminación armónica, éste es mostrado en el espectro en frecuencia de las corriente de línea, la corriente a través del TCR y la corriente en el condensador son mostrados en la figura 4-40, las armónicas inyectadas por la rama del TCR se mantienen circulando en el lazo del TCSC, según la figura 4-40 y la tabla 4-3 la corriente de línea presenta un THD del 0,577%, el grado de contaminación armónica de la corriente en el condensador exhibe un THD del 8.519%, la corriente que circula por el TCR solamente muestra un THD del 1,5689% y en relación con la contaminación armónica de la tensión en el compensador, éste presenta un THD igual a 2,5312%.

74 4.5.2 Análisis armónico modo Boost capacitivo.

Espectro Fourier I(línea)

0,00E+00 5,00E+00 1,00E+01 1,50E+01 2,00E+01 2,50E+01 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 Frecuencia (Hz) Amplitud (A) I(línea)

Espectro Fourier Itcr

0,00E+00 1,00E+01 2,00E+01 3,00E+01 4,00E+01 5,00E+01 6,00E+01 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 Frecuencia (Hz) Amplitud (A) Itcr

Espectro Fourier Ico

0,00E+00 1,00E+01 2,00E+01 3,00E+01 4,00E+01 5,00E+01 6,00E+01 7,00E+01 8,00E+01 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 Frecuencia (Hz) Amplitud (A) Ico

Figura 4-42 Espectro de Fourier de la corriente de línea, TCR y a través del condensador.

Tabla 4-7 Componentes de Fourier de la corriente de línea modo boost.

76 Tabla 4-9 Componentes de Fourier de la corriente en el condensador modo

boost.

Normalmente la operación del TCSC es en modo boost capacitivo, aunque opera cercano al factor boost 1 por lo tanto las armónicas inyectadas son pequeñas, su comportamiento es comparable al modo de bloqueo. La corriente de línea presenta un THD 2,6% y la tensión un THD del 18.57%.

Espectro Fourier Vc 0,00E+00 2,00E+02 4,00E+02 6,00E+02 8,00E+02 1,00E+03 1,20E+03 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Frecuencia (Hz) Amplitud (V) Vc

Tabla 4-10 Componentes de Fourier del voltaje en el condensador modo boost.

El modo Boost capacitivo, es el modo de operación que inyecta más armónicas al sistema, de hecho al acercarse a la frecuencia de resonancia, ésta corresponde un punto conflictivo para el SEP, ya que tiende a desconectar la línea, o produciéndose corrientes altísimas y de un contenido armónico considerable, según el espectro de Fourier la rama del TCR es quien genera el grado de contaminación hacia el sistema, con un THD del 88% para este modo de operación. Puesto que el contenido armónico fluye desde esta rama para un estudio del comportamiento de las armónicas se asume como una fuente de corrientes armónicas.

La figura 4-43 muestra las armónicas de corriente inyectadas en el sistema, pero no todas las armónicas son introducidas en la línea de transmisión, debido a que el condensador presenta una reactancia equivalente de un valor reducido manifestándose como un camino más atractivo para las armónicas, por lo tanto estas quedan dentro del lazo del TCSC y son muy pocas las armónicas insertadas en la línea de transmisión, la 3° y 5° armónica tienen un valor preponderante y requieren cierta atención en la corriente de línea para un régimen factor boost elevado [8].

78 4.5.3 Análisis armónico modo Bloqueo.

Espectro Fourier I(línea)

0,00E+00 2,00E+00 4,00E+00 6,00E+00 8,00E+00 1,00E+01 1,20E+01 1,40E+01 1,60E+01 1,80E+01 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Frecuencia (Hz) Amplitud (A) I(línea)

Espectro Fourier Itcr

0 0,0000005 0,000001 0,0000015 0,000002 0,0000025 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 Frecuencia (Hz) Amplitud (A) Itcr

Espectro Fourier Ico

0,00E+00 2,00E+00 4,00E+00 6,00E+00 8,00E+00 1,00E+01 1,20E+01 1,40E+01 1,60E+01 1,80E+01 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Frecuencia (Hz) Amplitud (A) Ico

Figura 4-44 Espectro de Fourier de la corriente de línea, TCR y a través del condensador.

Tabla 4-11 Componentes de Fourier de la corriente de línea modo bloqueo.

Como es de esperar la distorsión armónica en la rama del TCR tabla 4-12 baja, ya que en este modo la corriente que circula a través de esta rama es casi nula, y sólo una mínima porción de corriente circula a través de ella debido a que el tiempo de conmutación de los tiristores no es instantáneo.

80 Tabla 4-13 Componentes de Fourier de la corriente en el condensador modo

bloqueo.

Para el modo de bloqueo, los tiristores abren la rama del TCR, por lo tanto el TCSC presenta una reactancia equivalente dada por el condensador fijo C ,_O esto quiere decir que el compensador estático de reactivos deja de incurrir en disparos de los tiristores, por lo tanto se comporta como un cortocircuito en esta rama, manifestándolo netamente lineal y por lo tanto toda la corriente de línea circula a través del la rama del condensador, luego según el análisis armónico

Espectro Fourier Vc 0,00E+00 5,00E+01 1,00E+02 1,50E+02 2,00E+02 2,50E+02 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 frecuencia (Hz) Amplitud (V) Vc

para la corriente de línea, TCR y el condensador explicitan que bajo este modo de operación las armónicas inyectadas al sistema son nulas tal como lo muestra la tabla 4-11 de la corriente de línea con un THD del 0.3878% y la tabla 4-14 de la tensión en el compensador con un THD del 0.2293%. De igual forma nos guía a deducir que al operar en modo boost capacitivo y acercarse al modo de operación Bloqueo reduciendo el tiempo de conducción de los tiristores las armónicas inyectadas al sistema son disminuidas.

Tabla 4-14 Componentes de Fourier del voltaje en el condensador modo Bloqueo.

CAPÍTULO 5

ANÁLISIS DEL COSTO BENEFICIO DE LA IMPLEMENTACIÓN DE