STATCOM – Compensador Síncrono Estático
¿Qué es un STATCOM?
Un STATCOM, abreviatura de Compensador Síncrono Estático (Static Synchronous Compensator), es un dispositivo de electrónica de potencia utilizado para mejorar la estabilidad y controlar la calidad de la energía eléctrica en sistemas de transmisión y distribución. Se trata de un dispositivo de compensación de potencia reactiva y se utiliza principalmente para corregir problemas de voltaje. También para mantener la estabilidad del sistema eléctrico y mejorar la capacidad de carga de las líneas de transmisión.
En esencia, un STATCOM es un tipo específico de dispositivo FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System), diseñado para proporcionar una respuesta rápida y precisa a las fluctuaciones de voltaje y corriente en la red eléctrica. Otras soluciones similares podrían ser los volantes de inercia, los supercondensadores, las centrales térmicas de gas o algunos tipos de almacenamiento por gravedad.
A diferencia de los dispositivos convencionales de compensación de potencia reactiva, como los condensadores y los bancos de transformadores, el STATCOM utiliza electrónica de potencia para inyectar o absorber corriente reactiva en la red eléctrica de manera controlada y dinámica. Esto lo convierte en una solución altamente eficiente y adaptable para mejorar la calidad de la energía eléctrica.
En esta entrada haremos una explicación de todo lo que consideramos importante saber sobre los STATCOM. Para los curiosos que queráis profundizar mucho más os recomiendo este vídeo de una presentación de un trabajo sobre estos dispositivos muy interesante:
¿Cómo funciona un STATCOM?
El funcionamiento básico del STATCOM se centra en mantener la estabilidad del voltaje en una red eléctrica mediante el control activo de la potencia reactiva mediante electrónica de potencia.
Ahora, profundicemos en cómo logra esto:
- Detección y Monitoreo Constante: El STATCOM monitorea continuamente el voltaje en el punto de conexión a la red eléctrica utilizando sensores y dispositivos de medición precisos. Estos dispositivos detectan cualquier variación en el voltaje, ya sea local o globalmente.
- Generación de Forma de Onda Controlada: Cuando se detectan variaciones en el voltaje, el STATCOM utiliza su electrónica de potencia para generar una forma de onda de voltaje controlada internamente. Esta forma de onda puede ajustarse con precisión para compensar las fluctuaciones en el voltaje de la red.
- Tecnología de Convertidor de Fuente de Voltaje: La tecnología del STATCOM se basa en convertidores de fuente de voltaje (VSC), que utilizan semiconductores de potencia como IGBTs para controlar la generación de voltaje de salida. Esto permite una respuesta rápida y precisa a las variaciones en el voltaje de la red.
- Inyección o Absorción de Corriente Reactiva: Dependiendo de si el voltaje de la red es mayor o menor que la referencia establecida, el STATCOM puede inyectar o absorber corriente reactiva para mantener el voltaje dentro de los límites aceptables. Esto se logra variando la amplitud y la fase de la forma de onda generada por el STATCOM.
- Beneficios Adicionales: Además de mantener la estabilidad del voltaje, un STATCOM puede proporcionar otros beneficios, como mejorar la calidad de la energía al filtrar armónicos o compensar desequilibrios de carga. También puede ayudar a mejorar la eficiencia y la capacidad de transmisión de la red eléctrica al optimizar el flujo de potencia y reducir las pérdidas en el sistema.
¿Qué usos tiene un STATCOM?
El STATCOM se utiliza en una variedad de aplicaciones en el sector eléctrico debido a su capacidad para controlar la potencia reactiva y mantener la estabilidad del voltaje en la red. Algunos de los usos más comunes del STATCOM incluyen:
- Regulación de Voltaje: El STATCOM puede proporcionar o absorber corriente reactiva según sea necesario para mantener el voltaje en la red dentro de los límites aceptables, lo que ayuda a prevenir caídas de voltaje o incluso el colapso del sistema.
- Mejora de la Estabilidad del Sistema: Durante las perturbaciones en la red, como cortocircuitos o cambios repentinos en la carga, el STATCOM puede inyectar corriente reactiva de manera rápida y precisa para estabilizar el sistema y evitar problemas de estabilidad del voltaje.
- Corrección del Factor de Potencia: El STATCOM puede corregir el factor de potencia al proporcionar o absorber corriente reactiva según sea necesario, lo que ayuda a optimizar la eficiencia de la red eléctrica y reduce las pérdidas de energía.
- Filtrado Activo de Armónicos: Mediante el control de la corriente reactiva, el STATCOM puede eliminar armónicos no deseados en la red eléctrica, mejorando así la calidad de la energía y reduciendo las interferencias en los equipos eléctricos.
- Mitigación de Parpadeo (Flicker): En aplicaciones donde se generan fluctuaciones rápidas en la carga, como en sistemas industriales con equipos de soldadura o fundición, el STATCOM puede ayudar a reducir el parpadeo en la iluminación y otros efectos no deseados causados por estas fluctuaciones.
- Soporte para Energías Renovables: En sistemas eléctricos con una alta penetración de energías renovables, como parques eólicos o plantas solares, el STATCOM puede ayudar a mantener la estabilidad del voltaje y la frecuencia, facilitando la integración de estas fuentes intermitentes de energía en la red debido a la perdida de inercia del sistema eléctrico.
Principio de operación de un STATCOM
El principio de funcionamiento de un STATCOM se basa en la capacidad de generar o absorber corriente reactiva de manera controlada para regular el voltaje en un sistema eléctrico. Utiliza tecnología de electrónica de potencia, principalmente convertidores de fuente de voltaje (VSC), para generar una tensión interna controlada que se inyecta en la red eléctrica en fase con el voltaje existente en el punto de conexión.
Este control de la tensión interna permite al STATCOM suministrar corriente reactiva capacitiva o inductiva según sea necesario para mantener el voltaje en la red dentro de los límites aceptables. Os dejamos una imagen sobre los distintos modos de funcionamiento de los STATCOM:
El STATCOM opera de manera similar a un generador o un consumidor de corriente reactiva, pero con la capacidad de ajustar su salida de manera dinámica y precisa en respuesta a cambios en la red eléctrica. Por un lado, puede proporcionar corriente reactiva durante las condiciones de baja tensión para elevar el voltaje. Por otro, puede absorber corriente reactiva durante las condiciones de alta tensión para reducir el voltaje, manteniendo así la estabilidad del sistema.
La clave del funcionamiento del STATCOM radica en su capacidad para ajustar la fase y la amplitud de su tensión interna de manera rápida y precisa. Así, permite responder de manera efectiva a las fluctuaciones en el voltaje de la red y mantenerlo dentro de los parámetros operativos requeridos. Esto se logra mediante algoritmos de control sofisticados que monitorean continuamente las condiciones de la red y ajustan la salida del STATCOM en consecuencia.
Partes de un STATCOM
Las partes principales de un STATCOM incluyen:
- Electrónica de Potencia: Esta es la tecnología central del STATCOM, que incluye los convertidores de fuente de voltaje (VSC) diseñados para generar una tensión controlada que se inyecta en la red eléctrica.
- Transformador de Adaptación: Se utiliza cuando es necesario ajustar la tensión generada por los VSC a los niveles requeridos en la red eléctrica.
- Dispositivos de Corte: Estos componentes, como los interruptores o disyuntores, se utilizan para proteger el STATCOM de sobrecargas y limitar la corriente de cortocircuito.
- Módulos de Control y Protección: Incluyen los sistemas de control que supervisan y ajustan continuamente la operación del STATCOM.
- Sistema Auxiliar: Incluye componentes como sistemas de refrigeración, sistemas de comunicación y monitoreo, y otros sistemas auxiliares.
- Filtros de Alta Frecuencia: A menudo se incluyen para reducir el ruido eléctrico y las interferencias generadas por la operación del STATCOM.
Fabricantes de STATCOM
A continuación se van a nombrar 3 de los actores más importantes en electrónica de potencia. Los 3 europeos y dos de ellos españoles, que comercializan STATCOM entre sus productos:
- Ingeteam: Ingeteam es un fabricante líder en soluciones de electrónica de potencia y sistemas de control para aplicaciones energéticas. Ofrecen el INGEGRID™ STATCOM, una solución versátil y robusta diseñada para controlar la potencia reactiva, mejorar la calidad de red y proporcionar funciones avanzadas de control en red.
- Hitachi Energy: Hitachi Energy es conocido por sus productos innovadores en el sector energético. Ofrecen el SVC Light STATCOM y el PCS 6000 STATCOM. El SVC Light STATCOM utiliza un concepto basado en VSC para aplicaciones de sistemas de potencia. Por otro lado, el PCS 6000 STATCOM es un paquete eficiente diseñado específicamente para redes exigentes, ofreciendo un rendimiento excepcional tanto en operación estática como dinámica.
- Power Electronics: Power Electronics es un fabricante que ofrece soluciones avanzadas de almacenamiento de energía y electrónica de potencia. Su producto Freemaq STATCOM es una solución dinámica que inyecta la cantidad requerida de potencia reactiva en la red. Destaca por su fácil mantenimiento, modularidad y una topología de tres niveles que reduce las pérdidas de energía.
