¿Por qué los bancos de condensadores necesitan socios? Comprender la misión de los reactores en serie

Los bancos de condensadores son "especialistas en compensación de potencia reactiva" en las redes eléctricas y son específicamente responsables de aumentar el factor de potencia y reducir las pérdidas en las líneas. El experto, sin embargo, tiene un talón de Aquiles:-es casi totalmente resistente a los armónicos. Como resultado, se han desarrollado reactores en serie como "compañeros íntimos" indispensables para los bancos de condensadores.
Comencemos con el hecho escalofriante de que cuando se enciende un banco de capacitores, la corriente de entrada puede alcanzar de 5 a 15 veces la corriente nominal, o incluso más de 20 veces cuando hay varios bancos de capacitores en paralelo. Esta sobrecorriente es suficiente para detonar fusibles y activar disyuntores, que los operadores pueden confundir fácilmente con cortocircuitos.
Aún más peligrosos son los armónicos. Cargas no lineales en convertidores de frecuencia, rectificadores, arco eléctrico, etc., se inyectan continuamente en el sistema, como los armónicos de quinto, séptimo y undécimo orden. La impedancia del condensador a los armónicos de alta frecuencia es extremadamente baja y la corriente armónica se amplifica enormemente, lo que provoca que el condensador se sobrecaliente, se rompa el aislamiento y, finalmente, se queme. Los condensadores-quemados inyectan armónicos en la red eléctrica, creando un "efecto de amplificación armónica" que degrada drásticamente la calidad de la electricidad en toda la región.
Por esta razón, la norma nacional GB50227-2008 requiere explícitamente que la corriente de entrada de excitación se controle a menos de 20 veces la corriente nominal del capacitor. Esto se logra con reactores en serie.
¿Qué hace exactamente este "socio"? Tres cosas clave:
Primero, apaga el chorro. El reactor en serie es esencialmente un reactor grande, que utiliza la inductancia del reactor para suprimir la corriente máxima cuando se enciende. Cuando la reactancia está entre 0,1% y 1%, la corriente de entrada se puede controlar a menos de 10 veces la corriente nominal. Tiene un tamaño reducido, bajas pérdidas y se puede integrar directamente en baterías de condensadores.
En segundo lugar, captura armónicos. Ésta es la misión principal del reactor. La reactancia inductiva aumenta con la frecuencia, mientras que la reactancia capacitiva disminuye con la frecuencia. Cuando los dos están en serie, la frecuencia resonante del circuito se suprime por debajo de la frecuencia armónica más baja del sistema. Por ejemplo, con una tasa de reactancia del 12 %, el punto de resonancia es de aproximadamente 204 Hz, lo que forma una barrera de impedancia alta-para los armónicos de nivel 5 y superiores, bloqueando eficazmente las corrientes armónicas. En el caso de un tercer armónico severo, se utiliza un circuito de filtro con una tasa de reactancia del 14%.
En tercer lugar, suprime la sobretensión. Cuando se apaga un capacitor, el reencendido del arco produce una sobretensión de 4 a 5 veces la tensión nominal y, cuando se enciende, una tensión de trabajo de 2 a 3 veces las sobretensiones operativas. Estas sobretensiones transitorias se debilitan significativamente mediante la amortiguación, evitando que el aislamiento se rompa o acelere el envejecimiento.
¿Cuáles son las opciones de tasa de reactancia? Elegir la velocidad incorrecta es peor que no instalarla en absoluto.
La tasa de reactancia es el parámetro central del reactor en serie. Elegir la velocidad incorrecta no sólo inutiliza el reactor, sino que también puede resonar. Solo recuerde: del 0,1% al 1% limita la irrupción, el 6% suprime los quintos armónicos, el 12% se ocupa de todos los quintos armónicos y superiores y el 14% se ocupa específicamente de los terceros armónicos. Cuando la barra colectora de una subestación también contiene bancos de capacitores grandes y pequeños, la secuencia de conmutación incorrecta dará lugar a corrientes armónicas amplificadas y distorsión del voltaje de la barra colectora, lo que requiere una consideración integral.
¿Seco o empapado-de aceite? Cada uno tiene sus propias ventajas.
El reactor de núcleo seco es silencioso, lineal, de alta resistencia mecánica y adecuado para instalación en gabinete. Los reactores de inmersión en aceite tienen menores pérdidas y requieren menos espacio, pero son más ruidosos y de peor linealidad. En los últimos años, han aparecido sucesivamente reactores de medio-núcleo y reactores-de aire, y su linealidad y ruido casi-lineales están por debajo de 50 dB, lo que los convierte en los nuevos favoritos para la compensación de potencia reactiva.
Así que deja de preguntarte por qué los bancos de condensadores necesitan socios.-Un banco de condensadores sin un reactor en serie es como un auto deportivo sin frenos; cuanto más rápido va, más probabilidades hay de que se dé la vuelta. Este "socio" silencioso es el verdadero héroe anónimo detrás del funcionamiento seguro de la red eléctrica.