Condensadores síncronos para la estabilidad de la red eléctrica

1. Introducción

Según va aumentando el aporte de energías renovables y se reduce la generación térmica convencional, crece el riesgo para la estabilidad de tensión en la red. Para evitarlo, la adición de condensadores síncronos es una de las mejores opciones de las que se dispone.

2. Condensadores síncronos

Los condensadores síncronos, son motores síncronos que no tienen ninguna carga conectada y que han sido utilizados desde el principio de la red eléctrica para la regulación de tensión y de potencia reactiva en la red.

Pero desde hace 40 años la nueva electrónica de potencia, basada en convertidores estáticos de frecuencia, los ha desbancado en dichas funciones por su menor coste de instalación y mantenimiento.

Sin embargo, hoy en día los condensadores síncronos están resurgiendo debido a otras ventajas que aportan y que la electrónica de potencia no es capaz de ofrecer:

– Incremento de la potencia de cortocircuito

Muchas instalaciones de generación de energía renovable no aportan un incremento significativo a la potencia de cortocircuito, al requerir de electrónica de potencia para su conexión a la red.

Asimismo, al estar situadas a distancias considerables de la red de transporte, se reduce aún más el aporte de potencia de cortocircuito en su punto de conexión.

Al ir teniendo las energías renovables cada vez un mayor peso en la generación de energía, se produce una caída de la potencia de cortocircuito de la red, produciendo lo que se conoce como una red débil.

El condensador síncrono, al ser una máquina rotativa conectada a la red, permite aumentar la potencia de cortocircuito.

– Capacidad de recuperación de tensión

Cuando ocurre una falta en la red eléctrica, se genera una caída de tensión que requiere de una inmediata inyección de potencia reactiva para recuperar la red y evitar su colapso.

El condensador síncrono es capaz de ofrecer una rápida inyección de reactiva.

– Inercia

La inercia en la red eléctrica la proporcionan las máquinas rotativas conectadas a la red, que son principalmente los generadores con su turbina asociada.

La progresiva sustitución de generación convencional por energías renovables, produce una significativa reducción de la inercia de la red, con su consiguiente aumento de fluctuaciones de frecuencia.

Los compensadores síncronos al ser una máquina rotativa aportan inercia a la red y ayudan a reducir las fluctuaciones de frecuencia.

Como contrapartida, los principales inconvenientes que conllevan los compensadores síncronos son:

• Elevado coste de adquisición

Al consistir en un generador de una elevada potencia, diseñados como como generadores de polos salientes con funcionamiento a bajas velocidades para minimizar pérdidas mecánicas, su coste de instalación es elevado.

Además, para mejorar su capacidad de respuesta se aconseja que la excitación sea directa, lo cual implica mayor coste que una excitación indirecta.

• Elevados costes de mantenimiento

Asociados a los mantenimientos requeridos por una máquina rotativa de gran potencia.

• Pérdidas eléctricas en su operación

Al ser una máquina rotativa, se tienen pérdidas mecánicas en servicio.

• Instalación en entornos de subestaciones

Al ser un equipo necesario para reforzar la red se instalará en entornos de subestaciones, muchas de las cuales se construyen en lugares de difícil acceso, lo que dificulta y encarece la instalación de estos equipos.

Autor: Guillermo Núñez González, docente de Líneas de transporte de energía eléctrica