Técnicas Actuales para Corregir las Perturbaciones debido a la Conmutación de Tiristores

El reto de mantener la tensión dentro de ciertos límites ha existido desde los inicios del sistema de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica. Para este fin se han utilizado distintas soluciones, siendo las más comunes aquellas que emplean reguladores de tensión, en sus distintas configuraciones. En el presente artículo se muestra una introducción al tema de la regulación de tensión, así como un panorama general de los reguladores utilizados actualmente, en el rango de baja tensión. Estos reguladores clásicos compensan las variaciones lentas de tensión que se presentan en las líneas de alimentación. Asimismo, se muestra la tendencia actual en investigación, cuyo objetivo consiste en implementar reguladores que puedan compensar diversas perturbaciones de tensión, tales como las variaciones rápidas, las cuales no pueden ser corregidas por los reguladores actuales. Se presentan las distintas topologías y algunos resultados de los prototipos de reguladores rápidos de tensión implementados.

Las variaciones de tensión son un problema frecuente en el sistema de distribución de energía eléctrica, debidas principalmente a la mala impedancia de la línea, así como a las variaciones de carga y a la sobrecarga en algunos puntos. Las compañías generadoras de energía eléctrica tratan de mantener la tensión suministrada a los usuarios dentro de un rango igual al +-5% del valor nominal. Bajo ciertas condiciones, se permite una variación mayor. Sin embargo, hay que aclarar que algunas cargas sensibles soportan una variación mucho menor para su correcto funcionamiento. En la figura se muestra el diagrama general del sistema de alimentación, si la impedancia es alta, la tensión cae a un valor bajo cuando existe una demanda grande de corriente. Por otro lado, si la tensión se aumenta para compensar esta caída, puede existir una sobretensión en caso de que la carga disminuya. De acuerdo a las principales perturbaciones de tensión son las siguientes: 

1 Sobretensión de larga duración.- Es un incremento superior al 110 % de la tensión nominal, durante un tiempo mayor a un minuto. Generalmente resultan de la desconexión de una carga muy grande.

2 Baja tensión de larga duración.- Es una disminución a un valor menor que el 90 % del nominal, durante un tiempo mayor a un minuto. Su principal causa es la sobrecarga en las líneas. 

3 Sobretensión de corta duración (swell).- Es un incremento a un valor entre el 110% y el 180% del nominal, con una duración entre 0.5 ciclos de línea a 1 minuto. De manera similar a la sobretensión de larga duración, se produce generalmente por la desconexión de cargas muy grandes. 

4 Baja tensión de corta duración (sag).- Es una disminución a un valor entre el 10 % y el 90% del nominal, con una duración entre 0.5 ciclos de línea a 1 minuto. Generalmente es ocasionado por la conexión de grandes cargas o el encendido de motores. 

5 Armónicos.- Es una tensión cuya frecuencia es un múltiplo entero de la nominal del sistema. Se describen de acuerdo al contenido de su espectro, aunque es común utilizar un valor denominado distorsión armónica total (Total Harmonic Distorsion, THD). 

6 Parpadeo.- Consiste en variaciones cíclicas de la envolvente de tensión, con valores entre el 90% y el 110% del nominal. Se le conoce por este nombre (en inglés, flicker) debido al efecto que tiene sobre la operación normal de las lámparas. Son causados por la variación sistemática de la demanda debida a ciertos tipos de cargas, como los hornos de arco.