STATCOM y mitigación del parpadeo de voltaje

¿Qué es el parpadeo de voltaje?

El parpadeo de voltaje se refiere a las fluctuaciones rápidas y repetidas en el nivel de voltaje de una fuente de alimentación, que pueden causar cambios notables en la intensidad de la iluminación y afectar el rendimiento de otros equipos eléctricos. Estas fluctuaciones pueden ser molestas y provocar problemas operativos en equipos sensibles.

Causas del parpadeo de voltaje

Cargas que varían rápidamente:

Hornos de arco eléctrico (EAF): son comunes en la fabricación de acero y provocan un parpadeo significativo debido a su carga altamente variable.

Máquinas de soldar: Las operaciones de soldadura a menudo implican demandas de corriente que cambian rápidamente, lo que provoca fluctuaciones de voltaje.

Motores grandes: El arranque y la parada de motores grandes pueden crear cambios sustanciales en la carga, lo que provoca fluctuaciones de voltaje.

Fuentes de energía renovables intermitentes:

Turbinas eólicas: la producción de energía de las turbinas eólicas puede variar rápidamente con los cambios en la velocidad del viento, lo que provoca parpadeos.

Paneles solares: los cambios rápidos en la irradiancia solar, como el paso de las nubes, pueden provocar fluctuaciones en la producción de energía.

Fallas y operaciones de conmutación:

Cortocircuitos y Fallas: Las fallas en la red pueden provocar caídas o aumentos repentinos de voltaje.

Operaciones de conmutación: Las operaciones de conmutación en la red eléctrica pueden provocar variaciones transitorias de tensión.

Efectos del parpadeo de voltaje

Fluctuaciones de iluminación:

Parpadeo visible: el ojo humano puede percibir cambios en la intensidad de la luz, lo que puede resultar particularmente molesto en entornos con iluminación sensible, como oficinas y hogares.

Problemas de salud: la exposición prolongada a luces parpadeantes puede provocar molestias, dolores de cabeza y fatiga visual.

Rendimiento del equipo:

Equipos sensibles: Los dispositivos electrónicos, computadoras y otros equipos sensibles pueden funcionar mal o sufrir un rendimiento reducido debido al parpadeo de voltaje.

Interrupción del proceso: los procesos industriales que dependen de energía estable pueden verse interrumpidos, provocando pérdidas de producción.

Mayor desgaste:

Componentes eléctricos: las fluctuaciones frecuentes de voltaje pueden provocar un mayor desgaste de los componentes eléctricos, reduciendo su vida útil y aumentando los costos de mantenimiento.

Medición del parpadeo del voltaje

Pst (gravedad del parpadeo a corto plazo):

Pst es una medida de la perceptibilidad del parpadeo para el ojo humano durante un período de 10 minutos. Un valor Pst de 1 indica el umbral en el que el parpadeo se vuelve molesto para la persona promedio.

Plt (gravedad del parpadeo a largo plazo):

Plt es el valor promedio de Pst durante un período de 2 horas, lo que proporciona una medida del impacto a largo plazo del parpadeo.

Cómo STATCOM mitiga el parpadeo de voltaje

Voltage flicker refers to the rapid and repeated changes in the voltage level of a power supply, which can cause noticeable changes in the intensity of lighting and other electrical equipment. These fluctuations can be caused by rapidly varying loads, such as electric arc furnaces, welding machines, and large motors starting and stopping. STATCOM (Static Synchronous Compensator) can effectively realize voltage flicker reduction and improve power quality.

Dynamic Reactive Power Compensation:

Rapid Response: STATCOMs provide fast and dynamic reactive power compensation. By quickly adjusting the amount of reactive power injected or absorbed, STATCOMs can smooth out voltage fluctuations.

Instantaneous Control: The voltage source converter (VSC) in a STATCOM can respond within milliseconds, which is essential for mitigating rapid voltage changes that cause flicker.

Voltage Stabilization:

Voltage Support: STATCOMs stabilize the voltage at the point of common coupling (PCC) by maintaining the voltage within specified limits. This helps in reducing the amplitude of voltage fluctuations.

Steady Voltage Levels: By providing continuous voltage support, STATCOMs ensure that the voltage remains steady even when there are rapid changes in load.

Harmonic Filtering:

Reduction of Harmonics: Although primarily designed for reactive power compensation, STATCOMs can also help in reducing harmonic distortions that might accompany voltage flicker.

Cleaner Waveform: By reducing harmonics, STATCOMs contribute to a cleaner voltage waveform, which can help mitigate flicker caused by distorted waveforms.

Load Balancing:

Phase Balancing: STATCOMs can help in balancing the load across different phases in a three-phase system, which can reduce voltage imbalances that contribute to flicker.

Even Distribution: Ensuring an even distribution of loads helps in maintaining a stable voltage profile, thereby reducing flicker.

Applications of STATCOM for Flicker Mitigation

Industrial Plants:

Electric Arc Furnaces (EAF): In steel plants, EAFs are significant sources of voltage flicker. STATCOMs are commonly used to stabilize voltage and reduce flicker during the melting process.

Welding Operations: Welding machines can cause rapid voltage changes. STATCOMs provide the necessary reactive power support to mitigate flicker in welding operations.

Renewable Energy Integration:

Wind Farms: The intermittent nature of wind energy can cause voltage fluctuations. STATCOMs help in smoothing these fluctuations and maintaining voltage stability.

Solar Farms: Rapid changes in solar irradiance can lead to voltage flicker. STATCOMs assist in stabilizing the voltage output of solar farms.

Urban and Residential Areas:

Estabilidad de la red: en áreas con una alta densidad de equipos electrónicos sensibles, los STATCOM garantizan niveles de voltaje estables, reduciendo el parpadeo y protegiendo los equipos.

Beneficios de utilizar STATCOM para mitigar el parpadeo

Calidad de energía mejorada: al reducir el parpadeo de voltaje, los STATCOM mejoran la calidad general de la energía, lo cual es crucial para el funcionamiento confiable de equipos sensibles.

Mayor vida útil del equipo: la reducción de las fluctuaciones de voltaje disminuye la tensión en los equipos eléctricos, lo que lleva a una vida operativa más larga y costos de mantenimiento reducidos.

Comodidad mejorada: en áreas residenciales y comerciales, mitigar el parpadeo de voltaje mejora la comodidad y la satisfacción de los ocupantes al proporcionar iluminación y suministro de energía estables.

Cumplimiento de estándares: el uso de STATCOM ayuda a cumplir con los estándares y regulaciones de calidad de energía, evitando posibles sanciones y garantizando la confiabilidad del suministro de energía.

STATCOM es muy eficaz para mitigar el parpadeo de voltaje al proporcionar compensación dinámica de potencia reactiva, estabilizar el voltaje, reducir los armónicos y equilibrar las cargas. Su rápida respuesta y capacidad para mantener niveles de voltaje constantes los hacen indispensables en aplicaciones industriales, integración de energías renovables y redes eléctricas urbanas. Al mejorar la calidad de la energía y garantizar la estabilidad del voltaje, los STATCOM contribuyen significativamente al funcionamiento confiable y eficiente de los sistemas eléctricos.