Conociendo los Tipos de STATCOM: Un Viaje por el Gimnasio de la Compensación Reactiva

Imagina que estás en un gimnasio, cada equipo y ejercicio tiene sus propias características y está destinado a trabajar músculos específicos. De la misma manera, los diferentes tipos de STATCOM están diseñados para mejorar la estabilidad y la calidad de nuestros sistemas eléctricos, cada uno con sus propias características y aplicaciones.

Clasificación de los STATCOM‍

Basado en Convertidores de Fuente de Voltaje (VSC)
Estos equipos en modo de fuente de voltaje están conectados en serie con la línea de transmisión y funcionan como una fuente de voltaje. Inyectan o absorben potencia reactiva para mantener un nivel de voltaje estable y mejorar la calidad de potencia de la red. Este modo se utiliza en aplicaciones de alto voltaje, como grandes centrales eléctricas o redes de transmisión.

1. Tecnología de Tiristores
   En la época de la Revolución Industrial, los tiristores eran como las pesas libres en el gimnasio: robustas y fiables. Estos dispositivos fueron los pioneros en la compensación reactiva, estableciendo las bases para lo que hoy conocemos como STATCOM. Sin embargo, al igual que las pesas libres han sido complementadas con máquinas más avanzadas, los tiristores han sido superados por tecnologías más modernas.
2. Tecnologías de IGBT (Transistor Bipolar de Puerta Aislada)
   Estos equipos modernos utilizan IGBT, similares a las máquinas de última generación en el gimnasio. Estos dispositivos permiten una conversión más eficiente y un control preciso del flujo de potencia reactiva, ofreciendo una respuesta rápida y adaptable a las fluctuaciones en la demanda eléctrica. Imagina poder ajustar el peso y el ejercicio con precisión para trabajar exactamente el músculo que necesitas; así de versátiles son los IGBT en los STATCOM actuales.

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Basado en Convertidores de Fuente de Corriente (CSC)
En estos equipos basados en Convertidores de Fuente de Corriente (CSC), el dispositivo se conecta en paralelo con la carga y funciona como una fuente de corriente que puede inyectar o absorber potencia reactiva para mantener un nivel de corriente estable y mejorar el factor de potencia del sistema. Para que el CSC opere, necesita capacitores de AC conectados en serie, que proporcionan la reactancia necesaria para la conversión de corriente continua a alterna y estabilizan el voltaje del bus de la fuente de corriente. Hay que señalar que estos capacitores pueden provocar resonancias en el sistema si no se diseñan adecuadamente.

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Comparación entre VSC y CSC

Los equipos basados en Convertidores de Fuente de Voltaje (VSC) y Convertidores de Fuente de Corriente (CSC) tienen características distintas que los hacen adecuados para diferentes aplicaciones. A continuación, se presenta una comparación detallada de sus principales diferencias y usos:

• Eficiencia: Los STATCOM basados en VSC (IGBT) alcanzan una eficiencia del 90-95%, lo que los hace ideales para maximizar la conversión de energía en aplicaciones generales. En contraste, los CSC tienen una eficiencia moderada de 80-85%, lo que puede ser una limitación en aplicaciones donde la eficiencia es crítica.
• Velocidad de respuesta: Los VSC responden rápidamente a las fluctuaciones de la red con tiempos de respuesta de menor a 5 ms, permitiendo una compensación reactiva casi instantánea. Por otro lado, los CSC tienen una velocidad de respuesta más lenta, en el rango de 10-20 ms, adecuada para aplicaciones donde la precisión es más importante que la rapidez.
• Control de precisión: Los VSC ofrecen un control preciso con una variación de ±3%, mientras que los CSC sobresalen en esta área con un control de precisión de ±1%. Esta precisión es particularmente útil en aplicaciones donde es crucial mantener parámetros eléctricos específicos dentro de márgenes muy estrechos.
• Aplicaciones típicas: Los VSC con IGBT son ampliamente utilizados en sistemas de distribución, transmisión, generación renovable e incluso aplicaciones industriales debido a su alta eficiencia y rápida respuesta. Los CSC, aunque menos comunes, son ideales para aplicaciones industriales y especializadas que requieren un control preciso de la corriente.

Tipologías de STATCOM

STATCOM de Dos Niveles
En el equipo de dos niveles, el convertidor utiliza dos niveles de voltaje para producir la forma de onda de salida deseada. Este modo es simple, rentable y tiene una frecuencia de conmutación más baja, pero produce más armónicos que otras topologías.

Analogía: Piensa en un interruptor de luz básico que solo tiene dos posiciones: encendido y apagado. Aunque es sencillo y cumple su función, puede no ser tan preciso o suave en su operación como un dimmer que ofrece múltiples niveles de ajuste.

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STATCOM de Nivel Múltiple
El equipo de nivel múltiple utiliza múltiples niveles de voltaje para producir la forma de onda de salida deseada. Este modo proporciona una forma de onda de salida más suave, reduce el número de armónicos y mejora la eficiencia del sistema. Sin embargo, es más complejo y costoso que la topología de dos niveles.

Analogía: Este tipo se puede comparar con un sistema de aire acondicionado con control de temperatura variable. En lugar de simplemente encenderse o apagarse, ajusta gradualmente la temperatura para mantener un ambiente cómodo con mayor precisión.

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Convertidor Multinivel Modular (MMC) STATCOM
El convertidor multinivel modular (MMC) es una nueva generación de convertidores de alto voltaje que puede producir formas de onda de salida de alta calidad con bajos armónicos. Utiliza una topología MMC para mejorar la eficiencia y la confiabilidad del sistema. Este tipo de equipo se usa comúnmente en aplicaciones de alto voltaje, como parques eólicos en alta mar o grandes plantas industriales. Es como un reloj suizo de precisión, donde cada componente está diseñado para funcionar en perfecta armonía, ofreciendo una eficiencia y precisión excepcionales.

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Conclusión

Así como cada equipo y rutina en el gimnasio tiene su lugar en un programa de entrenamiento balanceado, cada tipo de STATCOM tiene su aplicación ideal en la infraestructura eléctrica.
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Mientras que los diferentes tipos de STATCOMs ofrecen soluciones variadas, los STATCOMs MMC basados en VSC demuestran ser superiores en términos de flexibilidad y rendimiento. Esta avanzada tecnología, disponible a través de Diram, proporciona una regulación de tensión más eficiente y confiable, adaptándose mejor a las demandas modernas del sector energético.

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Casos de Estudio y Ejemplos Reales

Para entender mejor cómo se utilizan los diferentes tipos de STATCOM, consideremos algunos ejemplos reales. Para ello, te invitamos a revisar el siguiente enlace con nuestros más recientes proyectos STATCOM en donde hemos ayudado a distintas industrias a eficientizar su operación, cumplir con normativas energéticas y mejorar su calidad de energía: https://www.diram.com/proyectos-statcom

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