Un reactor de potencia es una inductancia conectada a la red para absorber potencia reactiva (reactor en derivación) o para limitar corrientes (reactor en serie). Los reactores en derivación controlan la sobretensión de líneas largas y cables con poca carga; los reactores en serie limitan la corriente de cortocircuito. Se protegen con diferencial, falla a tierra restringida, sobrecorriente y protecciones mecánicas, como un transformador.
Qué es un reactor de potencia
Un reactor de potencia es, en esencia, una bobina diseñada para tener una reactancia inductiva definida. Se conecta a la red por dos razones:
- En derivación (shunt), entre fase y tierra o en el terciario de un transformador, para absorber la potencia reactiva capacitiva que generan las líneas largas y los cables. Sin él, una línea de extra alta tensión con poca carga eleva la tensión en el extremo receptor (efecto Ferranti).
- En serie, intercalado en el circuito, para limitar la corriente de cortocircuito, repartir carga entre circuitos paralelos o limitar corrientes de energización.
La potencia reactiva que absorbe un reactor en derivación es proporcional al cuadrado de la tensión aplicada. Por eso su efecto es mayor justamente cuando la tensión sube.
Partes principales
Reactor sumergido en aceite (lo habitual en alta y extra alta tensión):
- Núcleo con entrehierros distribuidos, o diseño sin núcleo con blindaje magnético. Los entrehierros mantienen la inductancia casi lineal y evitan la saturación.
- Devanados, cuba, aceite aislante, radiadores y, en algunos casos, ventiladores.
- Pasatapas de alta tensión y de neutro, con sus transformadores de corriente tipo buje.
- Tanque conservador, relé Buchholz, válvula de alivio de presión e indicadores de temperatura de aceite y de devanado.
- Cambiador de tomas, en los reactores variables que ajustan su potencia según la condición de la red.
Reactor seco con núcleo de aire (habitual en media tensión y en terciarios):
- Bobinas de conductor de aluminio encapsuladas en resina y fibra de vidrio, con crucetas y aisladores de soporte.
- No tiene aceite ni cuba, pero genera un campo magnético intenso alrededor. Exige distancias a estructuras metálicas y evitar lazos metálicos cerrados cerca, que se calentarían por corrientes inducidas.
Cómo funciona en la red
Un reactor en derivación de línea suele conectarse directamente a la línea, sin interruptor propio, o a la barra o al terciario con interruptor. Cuando la línea usa recierre monopolar, algunos esquemas agregan un reactor de neutro entre el centro de la estrella y tierra para ayudar a extinguir el arco secundario durante el tiempo muerto.
La maniobra del reactor tiene dos puntos delicados:
- Energización. La corriente de energización tiene una componente continua que decae muy despacio, porque el reactor tiene alta relación X/R. Esto puede saturar transformadores de corriente y afectar la estabilidad de la diferencial.
- Desenergización. Al interrumpir una corriente pequeña e inductiva, el interruptor puede cortar la corriente antes del cero o tener reencendidos, con sobretensiones en el reactor y en el propio interruptor. Para limitarlas se usa maniobra controlada (cierre y apertura sincronizados con la onda) y pararrayos.
Tipos
- Extra alta y alta tensión: reactores en derivación de línea y de barra, sumergidos en aceite, fijos o variables. Son la herramienta básica para controlar la tensión en sistemas de transmisión largos.
- Media tensión: reactores secos en derivación conectados al terciario de autotransformadores, reactores serie limitadores de corriente en barras o enlaces, y reactores de neutro para la puesta a tierra del sistema (ver transformador de puesta a tierra).
- Industria: reactores serie para hornos de arco, reactores limitadores en barras de plantas con alta potencia de cortocircuito, reactores de sintonía o desintonía en bancos de condensadores y filtros de armónicos, y reactores de línea a la entrada de variadores de velocidad.
Protecciones asociadas
La guía IEEE C37.109 trata la protección de reactores en derivación. El esquema típico de un reactor en aceite incluye:
- Diferencial de fases (87R): mismo principio que la diferencial de transformador 87T, pero sin desfase ni relación de transformación. Hay que cuidar su estabilidad durante la energización.
- Falla a tierra restringida: compara la corriente residual de fases con la del neutro y es más sensible para fallas a tierra cerca del neutro. Ver falla a tierra restringida 87N/64REF.
- Sobrecorriente de fases y de tierra (50/51, 50N/51N) como respaldo.
- Elementos para fallas entre espiras, que la diferencial casi no ve: según el diseño, impedancia, secuencia negativa o elementos sensibles.
- Protecciones mecánicas: Buchholz, presión súbita, nivel de aceite y temperaturas, descritas en protecciones mecánicas 63 y 26.
Si el reactor está conectado directamente a la línea, sus protecciones deben abrir los interruptores de la línea en ambos extremos, lo que exige un disparo transferido hacia el extremo remoto.
Pruebas en puesta en servicio y mantenimiento
Las pruebas de un reactor en aceite se parecen a las de un transformador de potencia y comparten equipos y criterios con el servicio de pruebas a transformadores de potencia:
- Resistencia de aislamiento de devanados y núcleo.
- Factor de potencia o tangente delta de devanados y pasatapas.
- Resistencia de devanados.
- Medición de impedancia o inductancia con tensión reducida, comparada con la de fábrica.
- Respuesta en frecuencia (FRA) como huella de referencia.
- Análisis de aceite y de gases disueltos (DGA).
- Pruebas a los transformadores de corriente de buje.
- Verificación de alarmas y disparos de las protecciones mecánicas y pruebas de las protecciones eléctricas con inyección secundaria.
En reactores secos se miden resistencia de devanado, inductancia y aislamiento, y en servicio se hace termografía para detectar puntos calientes.
Fallas comunes
- Fallas entre espiras, por envejecimiento del aislamiento o por sobretensiones de maniobra.
- Vibración y ruido excesivos por aflojamiento de la sujeción del núcleo y de los entrehierros.
- Puntos calientes y gases detectados por DGA, por circulación de flujo disperso en la cuba o en estructuras.
- Degradación superficial en reactores secos: fisuras, arborescencias y erosión del recubrimiento por radiación UV y contaminación.
- Calentamiento de estructuras cercanas a reactores secos por lazos metálicos cerrados.
- Daños en el interruptor que maniobra el reactor, por reencendidos repetidos.
Le acompañamos con su reactor
En Tiza Group probamos y ponemos en servicio reactores y sus protecciones en media, alta y extra alta tensión, en subestaciones e industria. Si va a energizar un reactor o tiene disparos sin explicación, contáctenos.
Referencias
- IEC 60076-6: transformadores de potencia, reactores.
- IEEE C57.21: requisitos y pruebas para reactores en derivación de más de 500 kVA.
- IEEE C57.16: requisitos y pruebas para reactores serie secos con núcleo de aire.
- IEEE C37.109: guía para la protección de reactores en derivación.
- IEEE C37.2: números de dispositivo.
- J. L. Blackburn y T. J. Domin, Protective Relaying: Principles and Applications.
Preguntas frecuentes
¿Por qué disparó la diferencial al energizar el reactor?
La energización de un reactor produce una corriente con componente continua que decae lentamente, porque el reactor tiene muy pocas pérdidas. Esa componente puede saturar los transformadores de corriente de un lado y no del otro y crear una corriente diferencial falsa. Conviene revisar la clase y la carga de los CT y los registros oscilográficos del evento.
¿Por qué una falla entre espiras de un reactor es difícil de detectar?
Una falla que involucra pocas espiras cambia muy poco la corriente en los terminales, de modo que la diferencial y la sobrecorriente casi no la ven. Por eso se apoyan en el relé Buchholz, en la presión súbita y en elementos sensibles de impedancia o de secuencia negativa, según el criterio de diseño.
¿Se puede medir la inductancia de un reactor con tensión reducida?
Sí, se mide la impedancia con tensión reducida y se compara con los datos de fábrica. En reactores con núcleo el valor a tensión reducida puede diferir algo del valor a tensión nominal, por eso la comparación se hace contra una medición de referencia hecha en las mismas condiciones.