Tecnologias modernas para compensação de potência reativa

Para o uso racional da energia elétrica, é necessário fornecer métodos econômicos para sua produção, transmissão e distribuição com perdas mínimas. Para isso, é necessário excluir das redes elétricas todos os fatores que levem à ocorrência de perdas. Um deles é o atraso de fase da corrente que flui da tensão na presença de uma carga indutiva, uma vez que as cargas em redes de transmissão de energia industriais e domésticas geralmente têm natureza ativo-indutiva.

Finalidade dos sistemas compensação de potência reativa consiste em compensar o deslocamento de fase total introduzindo um avanço de fase. Isso leva a uma redução da corrente que circula pelas redes e, consequentemente, a uma redução das perdas ativas parasitas nos fios e na rede de distribuição. O avanço necessário é criado conectando capacitores em paralelo com a rede de alimentação. Para máxima eficiência, o circuito de disparo deve ser conectado o mais próximo possível da carga indutiva.

Os sistemas de correção do fator de potência reduzem o componente reativo da corrente que flui pela rede elétrica. Quando a natureza da carga muda, é necessário reconfigurar os circuitos de correção de acordo. Para isso, geralmente são utilizados sistemas de correção automática, que realizam a conexão ou desconexão gradual de capacitores de correção individuais. Imagem mostrando esquematicamente o princípio do aparecimento de componentes reativos em redes.

Benefícios da Correção do Fator de Potência:

• O período de retorno é de 8 a 24 meses devido à redução do preço da energia elétrica. As correções reduzem a potência reativa no sistema. O consumo de eletricidade é reduzido e seu preço é reduzido proporcionalmente.

• Utilização eficaz das redes. Um alto fator de potência significa um uso mais eficiente das redes de distribuição (mais fluxos de energia líquida para a mesma potência total).

• Tensão estabilizadora.

• Menos queda de tensão.

• Ao reduzir o fluxo de corrente, o lado seção transversal do cabo… Alternativamente, em sistemas existentes, energia adicional pode ser transmitida através de um cabo de seção transversal constante.

• Redução de perdas na transmissão de energia elétrica. Dispositivos de transmissão e comutação operam com um valor menor de corrente. Consequentemente, as perdas ôhmicas também diminuem.

Principais componentes dos sistemas de compensação de potência reativa

Os capacitores de correção do fator de potência fornecem o avanço de fase necessário para o fluxo de corrente, o que compensa o atraso de fase em circuitos com cargas indutivas.Os capacitores para os circuitos de correção do fator de potência devem suportar as grandes correntes de irrupção (> 100 IR) que ocorrem ao comutar capacitores. Quando os capacitores são conectados em paralelo na bateria, as correntes de partida tornam-se ainda maiores (> 150 IR), porque a corrente de partida flui não apenas dos circuitos de alimentação, mas também dos capacitores conectados em paralelo.

A EPCOS AG fabrica capacitores com tensões de 230 a 800V e potência de 0,25 a 100kVAr. Eles oferecem capacitores secos ou cheios de óleo, dependendo das condições de operação.

As principais diferenças entre os capacitores deste fabricante são:

-ampla faixa de operação -40 ... + 55 ° C (-40 ... + 70 ° C para capacitores da série MKV);

— suportar correntes de partida de até 200 * In do nominal (até 300 * In para a série compacta PhaseCap e até 500 * In para a série MKV);

- vida útil dos capacitores de 100.000 h a 300.000 h (na classe de temperatura -40 / D de acordo com IEC 60831-1);

— para as séries PhaseCap compact e MKV, o número permitido de operações é de 10.000 por ano e 20.000, respectivamente;

— o interruptor de sobrepressão é ativado em todas as 3 fases, eliminando completamente a possibilidade de um choque potencial na carcaça do condensador;

— a operação é permitida até 4000 m acima do nível do mar.

— claro, a tecnologia de autocura, corte de ondas, etc. estão presentes

controladores

Os controladores modernos de correção do fator de potência são baseados em microprocessadores. O microprocessador analisa o sinal do transformador de corrente e dá comandos para controlar os bancos de capacitores conectando ou desconectando capacitores individuais ou bancos inteiros.A gestão inteligente dos condensadores de correção permite não só assegurar a máxima carga total das baterias de condensadores, mas também minimizar o número de comutações e assim otimizar a vida útil da bateria de condensadores.

Na linha de produtos da empresa EPCOS AG existem 4x, 6 (7m), 12 (13) controladores de passo para controlar contatores eletromecânicos e tiristores. Existem também versões combinadas capazes de comutar ambos os tipos de contatores simultaneamente. A pedido do cliente, os controladores são equipados com uma interface para conexão a um computador ou sistema AMR.

As principais diferenças entre os controladores deste fabricante são:

-menu digital de texto em russo;

— a tela de cristal líquido funciona bem em baixas temperaturas;

— há uma luz de fundo no visor;

— fixar e armazenar os principais parâmetros que afetam a vida útil dos capacitores (sobretensão, aumento de temperatura, harmônicos de corrente e tensão até 19 inclusive, número de partidas e tempo de operação de cada estágio)

— existem funções de proteção e desligamento do sistema de compensação quando os parâmetros são excedidos, o que afeta a vida útil dos capacitores e muitos outros

Modelos simplificados e mais baratos também estão disponíveis para uso em sistemas mais simples.

Dispositivos de comutação

Os contatores eletromecânicos ou tiristores são usados ​​para chavear capacitores em sistemas de retificação padrão ou capacitores e bobinas em sistemas desafinados. A inclusão em circuitos de energia é feita com a ajuda de contatos mecânicos ou usando dispositivos semicondutores.A comutação eletrônica é preferida, especialmente quando a comutação rápida é necessária em sistemas de correção dinâmica. Por exemplo, se a carga principal na rede elétrica for máquinas de solda.

Os contatores eletromecânicos fabricados pela EPCOS AG estão disponíveis em capacidades de até 100 kvar. Os contatores tiristores hoje possuem a maior faixa: 10 kvar, 25 kvar, 50 kvar, 100 kvar, 200 kvar para 400V e 50 kvar e 200kvar para operação em redes de 690V.

Aceleradores

As redes de distribuição geralmente apresentam distorções harmônicas causadas pelo uso de dispositivos eletrônicos modernos que criam uma carga não linear. Tais dispositivos podem ser, por exemplo, acionamentos elétricos controlados, fontes de alimentação ininterruptas, reatores eletrônicos, máquinas de solda, etc. Harmônicos podem ser perigosos para capacitores em circuitos retificadores, especialmente se os capacitores operarem em uma frequência ressonante. Incluir uma bobina em série com um capacitor de correção permite ajustar um pouco a frequência de ressonância no sistema e evitar possíveis danos a ela.

O 5º e 7º harmônicos são particularmente críticos (250 e 350 Hz em uma rede de 50 Hz). Etapas de capacitor desarranjadas reduzem a distorção harmônica em circuitos de potência.

A gama de indutores da EPCOS AG tem capacidades de 10 a 200 kvar.

Acessórios

A linha de produtos EPCOS AG também inclui acessórios para a construção de sistemas de correção de potência reativa de acordo com requisitos especiais:

— tampas de proteção e invólucros para aumentar o grau de proteção dos capacitores para IP64;

— bobinas de descarga, permitindo tornar a velocidade do sistema de correção de potência reativa em cerca de 1 segundo sem reduzir a vida útil dos capacitores e resistores e bobinas de descarga especiais para sistemas com contatores tiristores;

— dispositivos que permitem, ao contrário do transformador de soma, controlar um sistema de 4 sistemas de correção ao mesmo tempo;

— adaptadores para conectar o controlador à tensão de rede

Os 13 principais fatores na construção de um corretivo

Vale a pena prestar atenção ao projetar ou escolher a instalação certa para você:

1. Determine a potência RMS necessária (kvar) do capacitor para correção do fator de potência.

2. Projete o banco de capacitores de forma a fornecer a capacidade do estágio de comutação dentro de 15 … 20% da potência necessária. Não é necessário garantir que os capacitores sejam comutados em incrementos de 5% ou 10%, pois isso resultará apenas em uma alta frequência de comutação, mas não afetará sensivelmente o valor do fator de potência.

3. Tente projetar um banco de capacitores com valores de resolução padrão, preferencialmente múltiplos de 25 kvar.

4. Não se esqueça de observar as distâncias mínimas permitidas entre os capacitores (20 mm) e protegê-los com telas ou a uma distância suficiente do aquecimento por outros elementos do sistema.

5. A temperatura na área de instalação dos capacitores não deve exceder 35? C. Caso contrário, sua vida útil será reduzida.

Lembre-se que o aquecimento prolongado de um capacitor em apenas 7 ° C acima da norma reduz sua vida útil em 2 vezes!

6.Meça as correntes harmônicas no cabo de alimentação sem capacitor de correção e em diferentes cargas. Determine a frequência e a amplitude máxima de cada um dos harmônicos presentes. Calcule a distorção harmônica total da corrente: THD-I = 100 · SQR · [(I3) 2 + (I5) 2 + … + (IR) 2] / I1

7. Calcule os coeficientes individuais de cada um dos harmônicos: THD-IR = 100 IR / I1

8. Meça a presença de harmônicos na tensão de alimentação fora do sistema. Se possível, meça-os no lado de alta tensão. Calcule a distorção harmônica total da tensão: THD-V = 100 · SQR · [(V3) 2 + (V5) 2 + … + (VN) 2] / V1

9. Nível harmônico (medido sem capacitor) acima ou abaixo de THD-I> 10% ou THD-V> 3%.

Se SIM, use um filtro definido e vá para a etapa 7.

Se NÃO, use um corretivo padrão e pule as etapas 10, 11 e 12.

10. Nível do 3º harmônico de corrente I3> 0,2 · I5

Se SIM, use um filtro com p = 14% e pule a etapa 8.

Se NÃO, use um filtro com p = 7% ou 5,67% e vá para a etapa 8.

11. Se THD -V = 3 … 7% — você precisa de um filtro com p = 7%

> 7% — é necessário um filtro com p = 5,67%

> 10% — projeto de filtro especial necessário. Entre em contato com o escritório de representação da EPCOS AG na Rússia e nos países da CEI.

Não economize nas bobinas na presença de harmônicos na rede elétrica! Como mostra a prática, essa «economia» levará à falha dos capacitores em 6 a 10 meses! A substituição dos capacitores, levando em consideração o custo de instalação, custará o mesmo dinheiro que irá para a instalação inicial das bobinas!

12.Selecione os componentes apropriados usando as tabelas desenvolvidas pela EPCOS (ou a assistência do representante da empresa) para os corretores de filtro ajustados e os valores padrão para potência efetiva, tensão de linha, frequência e um fator p predeterminado.

Sempre use apenas componentes EPCOS genuínos projetados para construir fatores de potência de filtro corrigidos. Observe que as bobinas são especificadas por sua potência efetiva para a tensão de alimentação e frequência selecionadas. Esta potência é a potência efetiva do circuito LC na frequência fundamental.

A tensão nominal dos capacitores de filtro dessintonizados deve ser maior que a tensão de alimentação, pois a conexão em série do indutor causará sobretensão.Os contatores do capacitor são especialmente projetados para operação confiável com cargas capacitivas e devem fornecer uma corrente de partida reduzida.

13. Fusíveis ou fusíveis eletromagnéticos automáticos podem ser usados ​​como dispositivos de proteção contra curto-circuito. Os fusíveis não protegem os capacitores contra sobrecarga. Eles são apenas para proteção contra curto-circuito. A corrente de disparo do fusível deve exceder a corrente nominal do capacitor em 1,6 ... 1,8 vezes.