En un sistema de transmisión de energía eléctrica , un reactor controlado por tiristor (TCR) es una reactancia conectada en serie con una válvula de tiristor bidireccional . La válvula de tiristor está controlada por fase, lo que permite ajustar el valor de la potencia reactiva suministrada para satisfacer las diferentes condiciones del sistema. Los reactores controlados por tiristores se pueden utilizar para limitar los aumentos de voltaje en líneas de transmisión con poca carga. Otro dispositivo que solía usarse para este propósito es un reactor controlado magnéticamente (MCR), un tipo de amplificador magnético también conocido como transductor .
En paralelo con la reactancia conectada en serie y la válvula de tiristor, también puede haber un banco de condensadores, que puede estar conectado permanentemente o que puede utilizar conmutación mecánica o de tiristores. La combinación se denomina compensador VAR estático .
Diagrama de circuito
Un reactor controlado por tiristores suele ser un conjunto trifásico, normalmente conectado en una disposición delta para proporcionar una cancelación parcial de armónicos . A menudo, el reactor TCR principal se divide en dos mitades, con la válvula de tiristor conectada entre las dos mitades. Esto protege la válvula de tiristor vulnerable de daños debido a descargas disruptivas, rayos, etc.
Principios de operacion
La corriente en el TCR varía desde el máximo (determinado por el voltaje de conexión y la inductancia del reactor) hasta casi cero variando el "Ángulo de retardo de encendido", α. α se define como el ángulo de retardo desde el punto en el que el voltaje se vuelve positivo hasta el punto en el que la válvula de tiristor se enciende y la corriente comienza a fluir.
La corriente máxima se obtiene cuando α es 90 °, en cuyo punto se dice que el TCR está en "conducción completa" y la corriente rms viene dada por:
Dónde:
V svc es el valor rms de la tensión de la barra colectora de línea a línea a la que está conectado el SVC
L tcr es la inductancia total de TCR por fase
La corriente se retrasa 90 ° con respecto al voltaje de acuerdo con la teoría clásica de circuitos de CA. A medida que α aumenta por encima de 90 °, hasta un máximo de 180 °, la corriente disminuye y se vuelve discontinua y no sinusoidal. La corriente TCR, en función del tiempo, viene dada por:
De lo contrario, cero.
Equipo principal
Un TCR comprende dos elementos principales de equipo: el reactor en sí, que generalmente tiene núcleo de aire (aunque son posibles reactores con núcleo de hierro) y la válvula de tiristor. Dependiendo del voltaje del sistema, es posible que se requiera un transformador de potencia intermedio para pasar del voltaje manejado por los tiristores al voltaje del sistema de transmisión.
Válvula de tiristor
La válvula de tiristor generalmente consta de 5-20 pares de tiristores conectados en paralelo inverso conectados en serie. La conexión en paralelo inverso es necesaria porque la mayoría de los tiristores disponibles comercialmente pueden conducir corriente en una sola dirección. La conexión en serie es necesaria porque la tensión nominal máxima de los tiristores disponibles comercialmente (hasta aproximadamente 8,5 kV) es insuficiente para la tensión a la que está conectado el TCR. Para algunas aplicaciones de bajo voltaje, puede ser posible evitar la conexión en serie de tiristores; en tales casos, la válvula de tiristores es simplemente una conexión en paralelo inverso de dos tiristores.
Además de los tiristores en sí, cada par de tiristores en paralelo inverso tiene un circuito de resistencia - condensador conectado a través de él, para forzar que el voltaje a través de la válvula se divida uniformemente entre los tiristores y para amortiguar el "sobreimpulso de conmutación" que se produce cuando la válvula apaga.
Armónicos
Un TCR que opera con α> 90 ° genera cantidades sustanciales de corrientes armónicas, particularmente en los armónicos 3, 5 y 7. Al conectar el TCR en delta, las corrientes armónicas de orden 3n ("armónicos triples") fluyen solo alrededor del delta y no escapan al sistema de CA conectado. Sin embargo, los armónicos 5 y 7 (y en menor medida el 11, 13, 17, etc.) deben filtrarse para evitar una distorsión de voltaje excesiva en la red de CA. Esto generalmente se logra conectando filtros de armónicos en paralelo con el TCR. Los filtros proporcionan potencia reactiva capacitiva que compensa parcialmente la potencia reactiva inductiva proporcionada por el TCR.