Tipos de fallas y protección de bancos de capacitores estáticos (BSC)

Propósito de los bancos de capacitores estáticos (BSC)

Los bancos de capacitores estáticos (BSC) se utilizan para los siguientes propósitos: compensación de potencia reactiva en la red, regulación del nivel de tensión en las barras, ecualización de la forma de onda de tensión en los circuitos de control con regulación de tiristores.

La transferencia de potencia reactiva a través de una línea eléctrica provoca una caída de tensión, especialmente apreciable en líneas eléctricas aéreas con alta resistencia reactiva. Además, la corriente adicional que fluye a través de la línea da como resultado mayores pérdidas de energía. Si la potencia activa debe transmitirse exactamente en la cantidad requerida por el usuario, entonces la potencia reactiva puede generarse en el punto de consumo. Los bancos de condensadores se utilizan para este propósito.

Los motores asíncronos tienen el mayor consumo de potencia reactiva. Por lo tanto, cuando se envían especificaciones técnicas a un usuario que tiene una proporción significativa de motores de inducción en la carga, generalmente se sugiere que el cosφ sea 0,95.Al mismo tiempo, se reducen las pérdidas de potencia activa en la red y la caída de tensión en las líneas eléctricas. En algunos casos, el problema se puede resolver utilizando motores síncronos. Una forma más sencilla y económica de obtener tal resultado es el uso de BSC.

Con cargas mínimas del sistema, puede surgir una situación en la que el banco de capacitores genere un exceso de energía reactiva. En este caso, redundante Poder reactivo se devuelve a la fuente de alimentación mientras la línea se carga de nuevo con corriente reactiva adicional, lo que aumenta la pérdida de potencia activa. El voltaje del bus aumenta y puede ser peligroso para el equipo. Por eso es muy importante poder ajustar la capacidad de la batería de condensadores.

En el caso más simple, en los modos de carga mínima, puede desactivar BSC: regulación de salto. A veces esto no es suficiente y la batería consta de varios BSC, cada uno de los cuales se puede encender o apagar por separado: regulación por pasos. Finalmente, existen sistemas de control de modulación, por ejemplo: un reactor está conectado en paralelo a la batería, cuya corriente es regulada suavemente por un circuito de tiristores. En todos los casos se utiliza para ello un control automático especial del BSC.

Tipos de daños en el bloque de condensadores

El principal tipo de falla de los bancos de capacitores, la falla del capacitor, da como resultado un cortocircuito bifásico. En condiciones de funcionamiento, también son posibles modos anormales asociados con la sobrecarga de capacitores con componentes de corriente armónica más altos y aumento de voltaje.

Los esquemas de control de carga de tiristores ampliamente utilizados se basan en el hecho de que el circuito de control abre los tiristores en un momento determinado del período, y cuanto menor es la parte del período que están abiertos, menos corriente efectiva fluyendo a través de la carga. En este caso, aparecen armónicos de corriente más altos en la composición de la corriente de carga y los armónicos de tensión correspondientes en la fuente de alimentación.

Los BSC contribuyen a reducir el nivel de armónicos en la tensión, porque su resistencia disminuye al aumentar la frecuencia y, por tanto, aumenta el valor de la corriente consumida por la batería. Esto conduce a un suavizado de la forma de onda del voltaje.En este caso, existe el peligro de sobrecargar los condensadores con corrientes de armónicos más altos y se requiere una protección especial contra sobrecargas.

Corriente de encendido del banco de capacitores

Cuando se aplica voltaje a la batería, se produce una corriente de irrupción, dependiendo de la capacidad de la batería y la resistencia de la red.

Determinemos, por ejemplo, la corriente de irrupción de una batería con una capacidad de 4,9 MVAr, tomando la potencia de cortocircuito de las barras de 10 kV a las que está conectada la batería-150 MV ∙ A: corriente nominal de la batería: Inom = 4,9 / (√ 3 * 11) = 0,257 kA; valor pico de corriente de irrupción para la selección de protección de relé: Iincl. = √2 * 0,257 * √ (150 / 4,9) = 2 kA.

Selección de un interruptor para conmutar un banco de capacitores

El funcionamiento del interruptor automático al disparar la batería de condensadores suele ser decisivo en la selección de un interruptor automático.La elección del interruptor está determinada por la forma en que se vuelve a encender el arco en el interruptor cuando puede producirse una tensión doble entre los contactos del interruptor: la tensión de carga del condensador en un lado y la tensión de red en oposición de fase en el otro lado. . La corriente de disparo del interruptor se obtiene multiplicando la corriente de disparo por el factor de sobretensión del reductor. Si se usa un interruptor con el mismo voltaje que BSK, el factor CP es 2.5. A menudo, se utiliza un interruptor de sobretensión de 35 kV para conmutar una batería de 6-10 kV. En este caso, el coeficiente CP es 1,25.

Por lo tanto, la corriente de reencendido es:

Cuando se selecciona un interruptor, su clasificación de corriente (valor máximo) debe ser igual o mayor que la clasificación de corriente de ruptura de reencendido. La corriente nominal de corte depende del tipo de interruptor automático y es igual a: IOf.calc = IPZ para interruptores automáticos de aire, vacío y SF6; yo apagado = IPZ / 0,3 para interruptores de aceite.

Por ejemplo, verificaremos los parámetros del interruptor para las corrientes de irrupción calculadas anteriormente al usar un interruptor automático de aceite de 10 kV con una corriente de ruptura de 20 kA en rms o 28,3 kA en amplitud (VMP-10-630 -20).

a) Una batería de 4,9 mvar. Corriente de encendido: IPZ = 2,5 * 2 = 5kA Corriente de apagado estimada: I Calculada = 5 / 0,3 = 17kA.

Se puede utilizar un disyuntor de aceite de 10 kV. Con un aumento de la potencia de cortocircuito de las barras de 10 kV, también en presencia de dos baterías, la corriente de disparo calculada puede superar la admisible.En este caso, además de aumentar la confiabilidad en los circuitos BSC, se utilizan interruptores de alta velocidad, por ejemplo, vacuostatos, en los que la velocidad de separación de los contactos al apagar es mayor que la velocidad de la tensión de recuperación.

Cabe señalar que los mismos requisitos deben ser cumplidos por el interruptor de entrada y seccional, que también puede suministrar el voltaje de apagado al banco de capacitores encendido.