necesidad de la compensaciÓn de q - upv.es · de los conductores, calculados según el criterio...
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NECESIDAD DE LA COMPENSACIÓN DE Q
Capacidad de
geración y transporte del S.E (U=cte)
MMAXM IUSII 3=→≤
Máxima potencia activa suministrable, por G
ϕ==ϕ cos)(1cos MaM II < )cos(1 ϕ= MaM II
MMax IUP 3= > ϕ= cos3/MMax IUP
Pérdidas para una potencia activa dada
ϕ==ϕ cos)(1cos aII < )(1 22ra
III +=
23 aLj IRP = < )(3 22raLj IIRP +=
Caida de tensión, para una potencia activada dada
ϕ=ϕ cos1cos < 1
ϕIa
IrI S
Pϕ
Q
GI = Ia + j Ir
P, ϕSPQ
aIUP 3=
rIUQ 3=
223 QPUIS +==
22rIaI +=
ϕ= senIr
ϕ= cosIaI
3)( aIRU L=∆ < 3
+=∆ rIXaIRULL
EFECTOS DE Q -Limita capacidad de generación y transporte -Aumenta perdidas en las lineas -Aumenta ∆∆U
-PENALIZACIÓN EN LA FACTURA POR CONSUMO CON BAJO COSϕϕ
COMPLEMENTO POR CONSUMO DE ENERGIA
REACTIVA
21cos
17(%)K
2−
ϕ= 4
WaWr17
(%)K2
2
−=
2r
2a
a
WW
Wcos
+=ϕ
RECARGOS Y BONIFICACIONES EN FUNCIÓN DEL COS
cosϕϕ 1 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55
Recargo - - 0,0 2,5 5,6 9,2 13,7 19,2 26,2 35,2
Bonif 4,0 2,2 0,0 - - - - - - -
TARIFAS
Complemento por Q
q Aplicable a todas las tarifas (excepto a la 1.0 y 2.0) Tarifa 2.0 → si cosϕ < 0,8 → poner contador
q Posibilidad de desconectar condensadores en horas valle
q Evitar sobre compensación (cosϕ < 1, condensador)
q No se puede generar Qcondensiva ( MIE BT 031 )
FORMAS DE COMPENSACIÓN
Compensación centralizada
Ahorro en recibo − reduce perdidas en la instalación
NO
Compensación individual
Mas ahorro en recibo −− reduce perdidas en la instalación
SI
Comparación entre compensación centralizada e individual
FORMAS DE COMPENSACIÓN
COMPENSACIÓN INDIVIDUAL ADECUADA PARA:
q Grandes consumidores con una gran necesidad de potencia constante y por lo tanto con poca variación del cosϕ.
q Gran cantidad de horas de servicio. Suele ser el caso de motores en media tensión.
Ventajas: descargan a los conductores (sólo transportan corriente activa), disminuyen las pérdidas y limitan las caídas de tensión.
Inconvenientes: Inversión inicial en condensadores COMPENSACIÓN CENTRALIZADA ADECUADA PARA:
q Gran cantidad de pequeñas cargas con potencias diversas.
q Diferente cantidad de horas de servicio.
q Condiciones atmosféricas desfavorables (alta temperatura, humedad, etc.).
q Poco espacio disponible junto a la carga.
Ventajas:
q Facil revisión y mantenimiento del equipo .
q Facilidad de realizar ampliaciones.
q Se adaptan mejor los condensadores correctores de la reactiva en cada instante
(en compensación individual, batería de condensadores fija).
q El valor de la potencia capacitiva instalada es menor que en el caso de hacer toda la compensación individual.
Inconvenientes: No descarga las lineas en la instalación de usuario (no reduce perdidas ni caidas de tensión.)
COMPENSACIÓN POR GRUPOS ADECUADA PARA:
q Grupos de descarga (motores, lámparas) que funcionan siempre de modo simultaneo
FORMAS DE COMPENSACIÓN
Compensación de alta tensión
EJEMPLOS 1. Se tiene un consumo de 140 A, alimentado por un conductor de 3×50 mm2, 100 m de longitud. Las pérdidas de potencia activa en el conductor son de 2.550 W (a 75 ºC). Se va a suponer que ese consumo tiene diversos valores del cosϕ (0,6-0,7-0,8), y se compensa individualmente hasta cosϕ = 1, en cada caso. En el cuadro de abajo, se indican las corrientes activas transportadas (Ia), las pérdidas (Pper), y los ahorros de potencia conseguidos (Ah), en cada caso. Ahorros de potencia (Ah) conseguidos por mejora del factor de potencia.
cosϕϕ Ia (A) Pper (W)
Ah (W)
0,8
112
1.663
817
0,7
98
1.250
1.300
0,6
84
918
1.632
2. Se indica en el cuadro siguiente, la sección relativa de los conductores, calculados según el criterio del calentamiento, según sea el cosϕϕ , para transmitir una potencia activa fija, manteniendo constante el valor de las pérdidas en la línea.
Secci Sección (P.U.) 11,11 6,25 4,00 2,78 2,04 1,56 1,23 1,00
cosϕϕ 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00
Sección relativa de los conductores, manteniendo constante la potencia activa y las pérdidas.
DEMANDA DE POTENCIA REACTIVA MÁQUINAS ASÍNCRONAS
Q0 = 3 UI0 Qc = 0,9 Q0
nn
n tgP
Q ϕη
=
Potencia del motor Pn (kW)
Potencia del condensador Qc (kVAr)
4 a 5,9 2 6 a 7,9 8 a 10,9 4
11 a 13,9 5 14 a 17,9 6 18 a 21,9 8 22 a 29,9 10
> 30 35% Pn
Potencia del condensador en función de la del motor
Conexión de resistencias de descarga en baterias de condensadores.
Formas de conectar condensadores a un motor de arranque dire
a) Usando tres contactores b) Usando cuatro contactores
DEMANDA DE POTENCIA REACTIVA TRANSFORMADORES
n2
ncc0Tr S)S/S(QQ ε+=n
cxcc
2 SQ
UU
.)u.p(U ε=∆
=∆
Rendimiento de un transformador trabajando a plena carga (Sn) en función del cosϕϕ , y en función de la potencia activa para cosϕϕ=1.
Potencia lámpara (W) Potencia condensador (VAr)
10 30
16 40
CÁLCULO DE LA POTENCIA REACTIVA A COMPENSAR
A) Instalación de registradores de la potencia reactiva
B) A partir de la lectura del contador de energía activa
)tg(tgPQ 21c ϕ−ϕ=
Obtención del valor de la potencia de los condensadores
C) A partir del recibo de la energia consumida
D) Por lectura de contadores en un tiempo dado.
)(60
kWC
nP
⋅= )(000.13
kVAIU
S = ( )KVArPSQ 22 −=
t
tgWWQ 2ar
c
ϕ−=
1a2a
1r2r1 WW
WWtg
−−
=ϕ t
WWP 1a2a −
=
Energía reactiva a suministrar (BC).
DETERMINACIÓN DE LOS CONDENSADORES A EMPLEAR. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD.
q Monofásico
q Trifásico, en conexión en estrella
q Trifásico, en conexión en triángulo
1sen,sen == ϕϕUIQc
ccc XIC
IU =
ω=
CUQ 2c ω=
ϕ= senUI3Qc
ccc XIC
I
3
U =ω
=
CUQ 2c ω=
ϕ= senUI3Qc
ccc XIC
IC
3/IU =
ω=
ω=
CU3Q 2c ω=
Si Qc,est = Qc,tri → Cest = 3 Ctri
=
N
1
2
CN
1CN1c f
fUU
REGULACIÓN AUTOMATICA DE POTENCIA REACTIVA
1. medida de
potencia reactiva.
2. regulador de
potencia reactiva.
3. aparato de maniobra (contactores, tiristores). 4. condensadores.
Elementos de una instalación de compensación automatica.
Diagrama de funcionamiento típico de un regulador de potencia reactiva
Diagrama de funcionamiento sin sobrecompensación
CONEXIÓN AUTOMÁTICA DE CONDENSADORES
Conexión automática de condensadores mediante contactores
Conexión automática de condensadores mediante tiristores.
REGULADOR
CIRCUITO DE DISPARO
E.T.S.I.I.
Tecnología eléctrica
3º B Ingenieros Industriales. 1º B Ingenieros de Organización Industrial.
El MERCADO DE LA ELECTRICIDAD.
El MERCADO DE LA ELECTRICIDAD . Desde 1998, el precio base de la energía eléctrica (aproximadamente el 55% de lo que paga en su factura un consumidor medio) se establece al casar la energía que ofrecen las compañías generadoras (Endesa, Iberdrola, Hidrocantábrico y Unión FENOSA, etc.) a las empresas comercializadoras. El mercado de la electricidad es un espacio complejo en el que el precio final que paga el usuario es fruto de la oferta, la demanda y las disposiciones del Gobierno. Como actores destacados de ese espacio mercantil aparecen el operador del mercado, la Compañía Operadora del Mercado Español de Electricidad, (OMEL), y el operador del sistema, Red Eléctrica, (REE). Tan importante es la función de OMEL como la de Red Eléctrica. Son dos pilares fundamentales del sistema eléctrico liberalizado que seguramente lo estará completamente en 2003 cuando, en teoría, todos los consumidores puedan elegir libremente el comercializador que les venda la energía eléctrica. Del juego de la oferta y de la demanda que ocupa al OMEL sale el precio base de la electricidad. La Compañía Operadora del Mercado Español de la Electricidad (Omel) es la encargada de cruzar oferta y demanda y fijar el precio. Lo hace en el denominado MERCADO MAYORISTA y con dos actuaciones: el mercado diario y el mercado intradiario. En el mercado diario, las empresas ofrecen y demandan electricidad con 24 horas de antelación para cada una de las horas de la jornada siguiente. El mercado intradiario es una especie de segunda vuelta con seis sesiones. En ellos se fija el precio definitivo del Kilowatio -hora para cada hora del dia. Omel explora las ofertas de menor precio a mayor, de forma que todas las empresas que han ofrecido producto cobran por hora el último precio al que se cubrió la demanda. Teóricamente, ese mecanismo obliga a las empresas a estar siempre atentas para ofrecer su producto al mejor precio y en el mejor momento, procurando ajustar su oferta para no quedarse fuera de la casación, con energía sin vender y gastos ya realizados. Red Eléctrica, propietaria de la red de alta tensión ( aproximadamente 19.000 kilómetros de líneas de muy alta tensión y 131 subestaciones), gestiona los “SERVICIOS COMPLEMENTARIOS” y el MERCADO DE RESTRICCIONES y se encarga de asegurar que la electricidad llega a los usuarios en condiciones de seguridad y calidad. Desde su centro de operaciones, Red Eléctrica sigue al minuto la evolución de la oferta y de la demanda y procura que no existan cortes. En caso necesario, demanda energía en el mercado de restricciones (al margen de los precios casados en el mercado OMEL) y en otros casos, da las órdenes oportunas para realizar cortes selectivos y mantener operativa la mayor parte de la red. Gestiona también las importaciones de energía del exterior, que apenas suponen un 2% del total de la electricidad consumida. Red Eléctrica se encarga, entre otras funciones técnicas, de los servicios complementarios del control de frecuencia de la energía eléctrica, del control de la tensión en determinados nudos de la red y de mantener una reserva giratoria, etc. En la transparencia 2 se observa que los clientes cualificados pueden comprar por contrato a los generadores, a los comercializadores o acudir al Mercado. Los comercializadores pueden comprar por contrato o acudir al mercado. Hay que distinguir entre lo que es actividad regulada por el gobierno, que es lo que corresponde a trasporte y distribución y actividad no regulada, que corresponde al libre mercado, aunque hay algunos sectores en generación subvencionados, tales como la energía eólica y la solar, (generación en regímenes especiales). Hay tarifas máximas tanto por el uso como por el mantenimiento de las redes de Transporte y Distribución. Además hay que pagar por los otros servicios complementarios que se necesitan para garantizar el suministro bajo unos parámetros de calidad y seguridad aceptables. Hay un mercado por cada servicio complementario. Tanto las empresas generadoras como las comercializadoras tienen libre acceso al uso de las redes de Transporte y Distribución, previo pago a los propietarios. Los clientes cautivos (pequeños consumidores) pasarán a ser cualificados y todos los consumidores de energía eléctrica estarán en el mercado libre (está previsto que esto ocurra en el año 2.003). Entonces las
Distribuidoras ya no venderán electricidad, está función la harán las empresas comercializadoras, las generadoras por contrato o se podrá acudir directamente al Mercado. Sobre este tema, se ofrece una asignatura de Libre Elección ( Mercados El éctricos ) en donde se desarrollan en detalle todos estos aspectos. La asignatura esta orientada fundamentalmente a aspectos económicos y operativos, puede ser cursada por alumnos/as de todas las especialidades tras haber cursado la asignatura de Tecnología Eléctrica.
LEY DEL SECTOR ELECTRICO (Libertad de Establecimiento) Oferta (Libertad de Establecimiento)
Transporte y Operador del Sistema (REE)
GENERADORES
Clientes Cualificados (Precios libres)
Clientes Cautivos (tarifas reguladas)
Comercializadores
Venta de electricidad por contratos Venta de electricidad a través del mercado
Compañías distribuidoras
Actividad no regulada
Actividad regulada
MERCADO DIARIO (OMEL)
LEY DEL SECTOR ELECTRICO (Libertad de Establecimiento) (Libertad de Establecimiento)
Compañías distribuidoras
Actividad no regulada
Actividad regulada
Transporte y Operador del Sistema (REE)
GENERADORES
Clientes Cualificados (Precios libres)
Comercializadores
Venta de electricidad por contratos Venta de electricidad a través del mercado
MERCADO DIARIO (OMEL)
Oferta
Pago electricidad
OPERADOR SISTEMA
OPERADOR MERCADOOfertas electricidad
RED DE ALTA TENSION
GENERADORES COMERCIALIZADORESY CONSUMIDORES EN
ALTA TENSIÓN
Contratos financieros de cobertura
Pago electricidad
Ofertas compras electricidad
Información Flujos monetarios Flujos de electricidad
E.T.S.I.I.
Tecnología eléctrica
3º B Ingenieros Industriales. 1º B Ingenieros de Organización Industrial.
TARIFAS
ESTRUCTURA GENERAL DE LAS TARIFAS ELECTRICAS
T = D p x P f a c + T e x W cons + CDH + CR + CE + CI (€)
Termino de potencia Termino de energía Recargos o descuentos
Facturación Básica Complementos de la facturación básica
T: Tarifa Dp : precio del kw facturado (€/kW)
Te : precio del kwh facturado (€/kW-h) Pfac : potencia facturada (kW) Wcons : energia consumida (kW-h) CDH : Complemento por discriminación horaria CR : Complemento por energía reactiva CE : Complemento por estacionalidad CI : Complemento por interrumpibilidad
TARIFAS DE BAJA TENSIÓN (U < 1000 V)
§ 1.0 : consumos monofásicos con p < 770 W
§ 2.0 : p<15 kw /CR si Cos ϕϕ <0.8 / CDH opcional (tarifa nocturna
T.0)
§ 3.0 : utilización normal / CR / CDH
§ 4.0 : larga utilización / CR / CDH
§ B.0 : Alumbrado público / CR
§ R.0 : Riegos agrícolas / CR / CDH
TARIFAS ALTA TENSIÓN ( U > 1000 V)
/ CR / CDH / En todos los casos
/ CI / CE / Aplicables a las tarifas 1., 2., 3. en determinadas condiciones (no aplicables a tarifas T., R.)
CORTA
UTILIZACION MEDIA
UTILIZACION LARGA
UTILIZACIÓN TRACCION RIEGO U < 36 KV 1,1 2,1 3,1 T,1 R,1
36 < U < 72,5 KV 1,2 2,2 3,2 T,2 R2 72,5 < U < 145KV 1,3 2,3 3,3 T,3 R,3
145 <U 1,4 2,4 3,4
DETERMINACIÓN DE Pfac , Wcons
Wcons : KW-h totales marcados por contador
Pfac: Depende de la potencia de contrato y de la potencia
demandada. Se admiten 5 MODOS distintos para determinar
Pfac.
MODO 1: Pfac = Pcontrato T. 2.0 (è LIMITADOR DE POTENDIA )
MODO 2: CON UN MAXIMETRO
Si 0.85 Pcont <Pmaxi <1.05Pcont èè P fa c = Pmaxi
Si Pmaxi <0.85Pcont èè P fac = 0.85 Pcont
Si 1.05 Pcont <Pmaxi èè Pfac=Pmaxi + 2 [Pmaxi - 1.05Pcont]
MODO 3 : Con dos maximetros (Discriminación horaria, dos Pcont)
C.D.H.: Tipos 3, 4, 5, Pfac = P12 + 0.2 (P3 – P 12)
MODO 4: Con tres maximetros (Discriminación horaria, tres Pcont)
C.D.H.: Tipos 3, 4, 5, Pfac =P1 +0.5(P2-P1)+0.2(P3-P2)
MODO 5: Con tres maximetros (Discriminación horaria temporal, 3 o 6
Pcont)
Estacionalidad
NOTA.: 1:Punta. 2 :LLano, 3: Valle
COMPLEMENTO POR DISCRIMINACIÓN HORARIA
∑=100Ci
EiTCDH ej
Tej: En alta tensión: Precio del termino de energía (media utilización ) del
nivel de tensión J. En Baja Tensión: tarifa 3.0.
Ei: Energía consumida durante los periodos horarios i (punta, valle,
llano).
Ci: Coeficiente de recargo o descuento durante el periodo horario i
TIPOS DE DISCRIMINACIÓN HORARIA
TIPO O : Tarifa nocturna (solo para abonados con tarifa 2.0 )
TIPO 1 : Sin contador de tarifa múltiple
C = + 20 %
TIPO 2 : Con contador de doble tarifa
TIPO 3 : Con contador de tripe tarifa, sin discriminación de sábados y
festivos
TIPO 4: Con contador de triple tarifa y discriminación de sábados y
festivos
TIPO 5: discriminación estacional y contador de quintuple tarifa.