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¿Por qué es necesaria la medida trifásica ante las nuevas Penalizaciones por Energía Reactiva Capacitiva?

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La aprobación de la Circular 3/2020 de la Comisión Nacional de los Mercados establece una penalización por exceso de inyección de energía capacitiva a la red en todo el nuevo periodo tarifario 6, y para todos los consumidores conectados a una tensión superior de 1 kV.

Para evitar esta nueva penalización se hace totalmente imprescindible que el regulador de la batería de condensadores tenga la capacidad de trabajar con diferentes cosenos de fi acordes a las necesidades de cada periodo, y, sobretodo, que este regulador realice la medida tanto de tensión como de corriente en las 3 fases, manteniendo la máxima eficiencia del sistema eléctrico y garantizando no incurrir en penalizaciones.

De manera tradicional, las baterías de condensadores se han equipado con un regulador que sólo mide la corriente de una fase, es decir, sólo se instala un transformador de intensidad. Dicho transformador se suele colocar en la fase que tiene un mayor consumo, “la fase más cargada”. Esta práctica, cuando no existían penalizaciones por exceso de capacitiva obviamente proporcionaba buenos resultados, pero con la nueva reglamentación, el riesgo de recargos por esos excesos es objetivamente elevado.

Podemos pensar que el hecho de que las baterías conecten condensadores trifásicos, o sea, que no se conectan de manera monofásica, implica que la medida de la potencia reactiva trifásica real consumida o generada por la red no es relevante, pero es precisamente la combinación de instalaciones desequilibradas, situación real en la mayoría de los casos, junto con la compensación de reactiva basada en la conexión de condensadores trifásicos, lo que hace imprescindible esta medida real trifásica, igual que la realiza el contador de la compañía eléctrica.


Veamos el siguiente ejemplo de una posible instalación existente:

Instalación equipada con:

  • Transformador de potencia de 800 kVA / 25 kV-0,42 kV / ucc = 5,4 %
  • Sin compensación fija a la salida del trafo
  • Batería automática de 330 kvar / 400 VCA, compuesta por: (30 + 5 x 60 kvar) regulados.
  • Regulador de la batería automática, medida sólo en una fase, y con cos phi objetivo programado = 1
  • Consumo mensual promedio del periodo 6 (nocturno 0-8 h, fines de semana y festivos) aproximadamente durante 368 h media mensual:
Fase Potencia activa
(kW)
Potencia reactiva
inductiva
(kvarL)
Coseno de phi
L1 19 12 0,85
L2 22 14 0,84
L3 37 25 0,83
TOTAL TRIFÁSICO 78 51 0,84
  • El transformador de corriente está instalado en la fase L3, como se ha comentado, la de mayor consumo. En estas condiciones, el regulador determina que para aproximarse, por exceso o defecto, al cos phi objetivo de 1, debe conectar (3 x 25 kvar = 75 kvar), conectando así la combinación más próxima: 90 kvar (30 + 60 kvar).
  • Al medir sólo la fase L3, el cos phi que el regulador mide a pesar de conectar estos 90 kvarC será de 0,99 C, por tanto, considera que la instalación está perfectamente compensada.
  • No obstante la conexión de estos 90 kvarC de manera trifásica supone realmente 30 kvarC por fase. Por consiguiente, la situación real es la siguiente:
Fase Reactiva inicial –
reactiva compensada
Potencia Reactiva Real
Remanente
L1 12 kvarL – 30 kvarC 18 kvarC
L2 14 kvarL – 30 kvarC 15 kvarC
L3 25 kvarL – 30 kvarC 5 kvarC
Reactiva III / cos phi III   39 kvarC / 0,90 C

Consideremos el mismo ejemplo con nuestro Computer SMART III con medida sobre las 3 fases. Éste medirá el consumo real de inductiva de 12 + 14 + 25 = 51 kvarL. Por tanto, sólo conectará un escalón de 60 kvarC, generando simplemente una ligera sobrecompensación, con cos phi trifásico de 0,993 C, que no supondrá penalización alguna, pero, si además se implementa el sistema anti-capacitiva desarrollado por CIRCUTOR, que permite programar un cos phi objetivo inferior a 1 en base al periodo tarifario existente, por ejemplo, 0,96 L, sólo se conectarían 30 kvarC, dejando un remanente de 21 kvarL, que aumentarían la garantía de evitar cualquier penalización, pero manteniendo una correcta eficiencia de la red eléctrica.

  • Por otra parte, es esencial también considerar el valor real de potencia reactiva inductiva consumida por el propio transformador de potencia. Hay que tener en cuenta que la potencia reactiva propia de un transformador depende de su nivel de carga. Una fórmula razonablemente aproximada a su consumo real sería la siguiente:

FD-medida-tri-equacio1

Suponiendo de manera habitual el consumo de reactiva en vacío Q0 = KVAT x 0,015

  • Aplicándola en el caso de ejemplo, el resultado sería el siguiente:
    • kVAL (nivel de carga del trafo) = 90 kVA, por tanto:
    • FD-medida-tri-equacio2
  • En consecuencia, el consumo (exceso) total de reactiva en el caso de regulador con medida trifásica sería inexistente, pero en el ejemplo con medida de regulador en una fase sería el siguiente:
    • Potencia capacitiva aportada en exceso por la batería: 39 kvarC
    • Consumo de reactiva inductiva del trafo de potencia: 12,5 kvarL
    • Total de potencia capacitiva aportada a la red en el lado de M.T.: 39 - 12,5 = 26,5 kvarC
  • De acuerdo a la nueva regulación, se cargarán los excesos a partir de un cos phi < 0,98 C, que es igual a decir consumo horario de energía activa x 0,2. En este caso:
    • Energía activa consumida en 1 h: 78 kW.h
    • Excesos de capacitiva no penalizados: 78 x 0,2 = 15,6 kvarC.h
    • Excesos de capacitiva penalizados: 26,5 – 15,6 = 10,9 kvarC.h
  • En términos económicos esto se traduce en:
    • Penalización horaria: 10,9 x 0,05 €/kvarC excedido = 0,545 €
    • Penalización mensual: 0,545 € x 368 h (media mensual de P6) = 200 €
    • Penalización anual aproximada: 200 x 12= 2.400 € (1) 

Recordemos que las instalaciones con trafo de potencia propio conviene que estén equipadas con una compensación fija para eliminar el consumo de reactiva inductiva del propio trasformador, con lo que esta nueva penalización podría ser considerablemente superior. Veamos el efecto de esta compensación fija en el anterior ejemplo:

  • Compensación fija a la salida del trafo del 5 % de su potencia: 40 kvarC / 400 VCA (el 5 % ha sido siempre un valor de referencia de uso común para las compensaciones fijas)
  • En este caso, el consumo (exceso) total de reactiva medido por el contador sería el siguiente:
    • Potencia capacitiva aportada en por el condensador fijo: 40 kvarC
    • Potencia capacitiva aportada en exceso por la batería: 39 kvarC
    • Consumo de reactiva inductiva del trafo de potencia: 12,9 kvarL
    • Total de potencia capacitiva aportada a la red: 79 - 12,9 = 66,1 kvarC
    • Excesos de capacitiva no penalizados: 78 kW.h x 0,2 = 15,6 kvarC.h
    • Excesos de capacitiva penalizados: 66,1 - 15,6 = 50,5 kvarC.h
  • En términos económicos esto se traduce en:
    • Penalización horaria: 50,5 x 0,05 €/kvarC excedido = 2.525 €
    • Penalización mensual: 2,525 € x 368 h (media mensual de P6) = 929 €
    • Penalización anual aproximada: 929 x 12= 11.148 € (2) 

(1) Ejemplo de penalización con batería de condensadores de Baja tensión

Penalización 2.400€

(2) Ejemplo de penalización con batería de condensadores de Baja tensión y compensación fija en transformador de potencia

Penalización 11.148 €

 

La conclusión irrefutable del ejemplo analizado es que ante el nuevo marco legislativo vs a la penalización por energía reactiva, toda solución siempre debe pasar por equipar las baterías de condensadores con reguladores capaces de medir la energía reactiva consumida por las 3 fases, exactamente igual a como lo realiza el contador de compañía, y valorar la automatización del condensador fijo, dotándolo de un sistema de conexión-desconexión según periodo, todo ello controlado por el sistema anti-capacitiva que CIRCUTOR ha desarrollado en base a su gama de baterías OPTIM P&P y su potente regulador Computer SMART III.

 


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