El análisis de la estabilidad de tensión de una red eléctrica ha motivado en los últimos quince años una fuerte preocupación por el problema, siendo actualmente un tema de interés debido a la importancia de este fenómeno en la seguridad y calidad de suministro, en especial, cuando por presiones de tipo económico los sistemas eléctricos operan cada vez más cerca de sus límites de estabilidad.
El colapso de tensión es una inestabilidad del
sistema en el que intervienen los diferentes elementos de la red (cargas,
controles, generación, etc.) y sus variables asociadas, de hecho, en este
problema participa toda la red, aunque generalmente existe un área
particularmente afectada. El problema
típicamente se presenta en un sistema de potencia que esté fuertemente
cargado, operando en condiciones de falta y/o con pérdidas importantes de
potencia reactiva.
Aún cuando son muchas las variables que participan
en el fenómeno, la generación, transporte y consumo de potencia reactiva juegan
un papel determinante, en particular el colapso de tensión está asociado con
los incrementos o cambios en la naturaleza de las cargas y con la existencia de
motores fuertemente cargados que causan un aumento de la demanda de potencia
reactiva, que no siempre puede satisfacerse debido a los límites que existen en
los dispositivos de control y en las líneas de transporte, ya sea porque estén
muy cargadas o se hayan desconectado. Por esta razón un porcentaje importante
de la reactiva de las cargas debe ser suministrada localmente.
Por lo tanto, el problema de la estabilidad de
tensión reside en que no es posible mantener niveles de tensión aceptables, por
lo que deben plantearse algunas alternativas de control que permitan que las
tensiones se mantengan en rangos cercanos a los nominales, típicamente del
orden del 5%, aún cuando existan fluctuaciones de la demanda, para estos
efectos es común emplear los siguientes dispositivos de control:
Bancos
de condensadores.
Controladores
estáticos de reactiva (SVC).
Transformadores
con cambio de toma bajo carga.
Compensadores
síncronos.
En consecuencia, un sistema de
potencia es estable en tensión si después de una perturbación los voltajes en
las cargas se mantienen en límites aceptables, de manera que el sistema opere
de forma segura, esto significa la existencia de un margen considerable entre
el punto de operación después de la perturbación y el punto donde ocurre la
inestabilidad de voltaje.
En este trabajo se estudia el
problema de estabilidad de tensión de una red eléctrica al ocurrir una gran
perturbación (cortocircuito), considerando la dinámica de los motores de
inducción y la de los elementos de control de reactiva.
El estudio se realiza empleando un
modelo en Simulink que permite el análisis de las diferentes variables de
interés para el problema planteado.