Repartición PQ con un barraje infinito.

 GENERADORES OPERANDO EN PARALELO CON SISTEMAS DE POTENCIA GRANDE.

Cuando se conecta un generador sincrónico a un sistema de potencia de gran tamaño, este último se puede considerar que es tan grande que nada de los que le sucede al generador influiría en el sistema de potencia. Un ejemplo de este sistema sucede cuando la planta de de 150 KVA se conecta a la red. En este caso se está hablando de conectar 150KVA con casi 16000MVA del sistema nacional, al entrar este sistema la tensión y la frecuencia de funcionamiento del generador poco influye en el sistema.

Con el concepto anterior se puede considerar que el sistema nacional es un barraje infinito. El concepto de barraje infinito en un sistema de potencia tan grande que el voltaje y frecuencia no varían nunca. Independientemente de cuanta potencia activa o reactiva se está tomando de él.

Para entender el concepto de un generador cuando se conecta a un gran sistema de potencia, es preciso examinar un sistema que consta de un barraje infinito y un generador en paralelo que se usan para alimentar una carga. Se supone que el primomotor del generador tiene un gobernador de velocidad y el campo se controla manualmente por medio de un reóstato como se muestra en la figura 1.

Figura 1. generador conectado a un sistema de potencia.

Las condiciones que se deben cumplir para que dos generadores se pueden conectar en paralelo son:

• Igual secuencia de fases.
• Igual frecuencia.
• Igual tensión.
• Igual instante de fase.

Una vez el generador entrante cumple estas condiciones se puede decir que el generador está flotando, es decir no consume corriente y por lo tanto no consume ni genera potencia activa ni reactiva. El equivalente monofásicos de los dos generadores en paralelo se muestra en la figura 2.

Figura 2. equivalente monofásico de dos generadores en paralelo.

REPARTICIÓN DE POTENCIA ACTIVA Y REACTIVA EN GENERADORES SÍNCRONOS CONECTADOS EN PARALELO.

Para demostrar cómo puede compartir potencia activa y reactiva en dos generadores síncronos conectados en paralelo se debe suponer que no hay resistencia de armadura en el estator de la máquina, o que es muy pequeña en comparación de la reactancia, esto conlleva a suponer que no hay pérdidas en el cobre y se puede afirmar que P_out=P_out.

La tensión generada se puede expresar como

La corriente del estator se puede despejar como

Después de una manipulaciones aritméticas se puede llegar a que la potencia activa se puede expresar como

 

Por otro lado la potencia reactiva se puede expresar como

El término del centro representa la potencia reactiva total generada internamente en la máquina y el término de la derecha  representa la potencia reactiva que la máquina consume para su funcionamiento. La diferencia entre estos dos términos es la potencia reactiva que la máquina síncrona suministra al exterior.

En las ecuaciones de P_out y Q_out se puede decir que al cambiar ya sea el ángulo de potencia δ; o la tensión generada se cambian tanto la potencia activa como la reactiva. Pero hay que mirar a que magnitud es más sensible al cambio de potencia. La potencia activa de salida es más sensible a los cambios del ángulo de potencia, mientras que la potencia reactiva es más sensible a los cambios de tensión generada.

Para realizar cabios en la potencia reactiva, se debe analizar su ecuación y allí se puede observar que esta no es sensible a los cambios de ángulo, puesto que el ángulo de potencia es menor de 15° y en términos prácticos, el seno del ángulo no tiene mayores variaciones. Para el caso de la energía reactiva los cambios en E_g son bastante sensibles, ya que la corriente en el generador tiene un desfase de 90° debida a la reactancia síncrona.

El cambio del ángulo δ está entre -90° y 90° de forma teórica, lo que implica que, para ángulos negativos, la potencia activa es negativa que a su vez implica que la máquina síncrona trabaja como motor; mientras que para ángulos positivos se genera potencia y la máquina síncrona trabaja como generador.

Se puede afirmar que para cambiar P_out en un generador síncrono hay necesidad de modificar el ángulo δ. Mientras que para cambiar la potencia reactiva se cambia la tensión generada.