Tipos de falhas e proteção de bancos de capacitores estáticos (BSC)

Finalidade dos bancos de capacitores estáticos (BSC)

Bancos de capacitores estáticos (BSC) são usados ​​para os seguintes propósitos: compensação de potência reativa na rede, regulação do nível de tensão nos barramentos, equalização da forma de onda da tensão nos circuitos de controle com regulação por tiristores.

A transferência de potência reativa através de uma linha elétrica resulta em uma queda de tensão, especialmente perceptível em linhas elétricas aéreas com alta resistência reativa. Além disso, a corrente adicional que flui através da linha resulta em maiores perdas de energia. Se a potência ativa deve ser transmitida exatamente na quantidade exigida pelo usuário, então a potência reativa pode ser gerada no ponto de consumo. Bancos de capacitores são usados ​​para essa finalidade.

Os motores assíncronos têm o maior consumo de potência reativa. Portanto, quando as especificações técnicas são emitidas para um usuário que possui uma proporção significativa de motores de indução na carga, o cosφ geralmente é sugerido como 0,95.Ao mesmo tempo, as perdas de potência ativa na rede e a queda de tensão nas linhas de energia são reduzidas. Em alguns casos, o problema pode ser resolvido usando motores síncronos. Uma forma mais simples e barata de se obter tal resultado é a utilização do BSC.

Em cargas mínimas do sistema, pode surgir uma situação em que o banco de capacitores cria excesso de energia reativa. Neste caso, redundante potência reativa é devolvido à fonte de energia enquanto a linha é novamente carregada com corrente reativa adicional, o que aumenta a perda de energia ativa. A tensão do barramento aumenta e pode ser perigosa para o equipamento. É por isso que é muito importante poder ajustar a capacitância do banco de capacitores.

No caso mais simples, nos modos de carga mínima, você pode desligar o BSC — regulação de salto. Às vezes, isso não é suficiente e a bateria consiste em vários BSCs, cada um dos quais pode ser ligado ou desligado separadamente - regulação por etapas. Por fim, existem sistemas de controle modulante, por exemplo: um reator é conectado em paralelo à bateria, cuja corrente é regulada suavemente por um circuito tiristorizado. Em todos os casos, um controle automático especial do BSC é usado para essa finalidade.

Tipos de danos no bloco do capacitor

O principal tipo de falha dos bancos de capacitores - falha do capacitor - resulta em um curto-circuito bifásico. Sob condições operacionais, também são possíveis modos anormais associados à sobrecarga de capacitores com componentes de corrente harmônica mais alta e aumento de tensão.

Os esquemas de controle de carga tiristor amplamente utilizados são baseados no fato de que os tiristores são abertos pelo circuito de controle em um determinado momento do período, e quanto menor a parte do período em que estiverem abertos, menos corrente efetiva fluindo através da carga. Nesse caso, os harmônicos de corrente mais altos aparecem na composição da corrente de carga e os harmônicos de tensão correspondentes na fonte de alimentação.

As BSCs contribuem para a redução do nível de harmônicos na tensão, pois sua resistência diminui com o aumento da frequência e, portanto, o valor da corrente consumida pela bateria aumenta. Isso leva a uma suavização da forma de onda da tensão. Neste caso, existe o perigo de sobrecarregar os capacitores com correntes de harmônicos mais altos e é necessária uma proteção especial contra sobrecarga.

Corrente de ativação do banco de capacitores

Quando a tensão é aplicada à bateria, ocorre uma corrente de pico, dependendo da capacidade da bateria e da resistência da rede.

Vamos determinar, por exemplo, a corrente de energização de uma bateria com capacidade de 4,9 MVAr, tomando a potência de curto-circuito dos barramentos de 10 kV aos quais a bateria está conectada - 150 MV ∙ A: corrente nominal da bateria: Inom = 4,9 / (√ 3 * 11) = 0,257 kA; valor de pico da corrente de irrupção para seleção da proteção do relé: Iincl. = √2 * 0,257 * √ (150 / 4,9) = 2 kA.

Seleção de uma chave para comutação de um banco de capacitores

A operação do disjuntor ao disparar o banco de capacitores é muitas vezes decisiva na seleção de um disjuntor.A escolha da chave é determinada pela maneira como o arco é reacendido na chave quando uma tensão dupla pode ocorrer entre os contatos da chave - a tensão de carga do capacitor de um lado e a tensão da rede em antifase do outro lado . A corrente de disparo do disjuntor é obtida multiplicando a corrente de disparo pelo fator de sobretensão da caixa de engrenagens. Se for usado um interruptor com a mesma tensão do BSK, o fator CP é 2,5. Freqüentemente, uma chave de surto de 35 kV é usada para trocar uma bateria de 6-10 kV. Neste caso, o coeficiente de CP é 1,25.

Assim, a corrente de re-ignição é:

Quando um interruptor é selecionado, sua classificação de corrente (valor de pico) deve ser igual ou maior que a classificação de corrente de interrupção de re-ignição. A corrente nominal de interrupção depende do tipo de disjuntor e é igual a: IOf.calc = IPZ para disjuntores de ar, vácuo e SF6; eu fora = IPZ / 0,3 para interruptores de óleo.

Por exemplo, verificaremos os parâmetros de comutação para as correntes de energização calculadas anteriormente ao usar um disjuntor a óleo de 10 kV com uma corrente de interrupção de 20 kA em rms ou 28,3 kA em amplitude (VMP-10-630 -20).

a) Uma bateria 4,9 mvar. Corrente de ignição: IPZ = 2,5 * 2 = 5kA Corrente de desligamento estimada: I Calculado = 5 / 0,3 = 17kA.

Um disjuntor de óleo de 10kV pode ser usado. Com o aumento da potência de curto-circuito dos barramentos de 10 kV, também na presença de duas baterias, a corrente de disparo calculada pode ultrapassar a permitida.Nesse caso, além de aumentar a confiabilidade nos circuitos BSC, são utilizados interruptores de alta velocidade, por exemplo, interruptores a vácuo, nos quais a velocidade de separação do contato ao desligar é maior que a velocidade da tensão de recuperação.

Deve-se observar que os mesmos requisitos devem ser atendidos pela chave de entrada e seccional, que também pode fornecer a tensão desligada ao banco de capacitores ligado.