Protecciones del banco de condensadores

La corriente de los fusibles de protección debe seleccionarse como I_f≅2I_n.

El relé 51 debe configurarse con un retardo de 0,1 segundos entre 4-6In (protección contra cortocircuitos)

El relé 50 debe configurarse con un retardo de 4 segundos para 1.3In (protección de sobrecarga)

Se recomienda configurar el relé 50N con un retardo de 4 segundos en la configuración de 0.05In (protección de sobrecarga)

El valor de la resistencia R (kΩ) que se debe conectar a través del capacitor para reducir el voltaje de la batería del capacitor con una capacitancia de C (μF) a menos de 75 V después de 10 minutos (600 segundos), se puede calcular de la siguiente manera:

 

Cálculo de la corriente de irrupción (I_C) cuando se conecta una sola batería al circuito

• - U: Voltaje fase-neutro (V)
• - Xc : Reactancia capacitiva fase-neutra (Ω)
• - XL : Reactancia inductiva total entre baterías (Ω)
• - Q; Q_1; Q_2: Potencias de la batería (kVAr)
• - S_SC: Potencia de cortocircuito (kVA) en el punto donde se conectan los condensadores
• - I_N: Corriente nominal (A_rms) de la batería
• - I_SC: Corriente de cortocircuito (A_rms) en el punto donde se conecta el banco de capacitores

 

El valor del inductor que se conectará en serie con el condensador para limitar la corriente de irrupción hasta I_C ≤100I_N:

Ejemplo:

Dado que:

Q=200 kVAr U=5000 V f-f

S=1000kVA Z=5%

Corriente de irrupción I_C =I_N √(2 S_SC/Q)

I_N=Q/(√3.U)=200/(√3 x5)=23 A_rms

S_SC=S/Z_SC=1000/(5/100)=20.000kVA

I_C=23√(2 20.000/200)=325 A menor que 100 x 23 A

No se requiere reactor de corriente de irrupción.

 

Cálculo de la corriente de irrupción (I_C) cuando (n+1) el número de baterías de capacitores están conectadas en paralelo:

 

Cuando se energizan (n) baterías, se energiza el paso (n+1).

 

Q (kVAr) : Potencia de una batería de un solo paso

U (kV) : Tensión de red (fase a fase)

ω (rad/s) : 2πf

C (μF) : Capacidad del capacitor

I (μH/m) : Inductancia de barras y cables entre las baterías

f_r (Hz) : Frecuencia de resonancia

L (μH) : Reactor de irrupción conectado en serie a la batería

I_C (A): el valor máximo de la corriente de carga inicial

I_N (A_rms) : Corriente nominal de la batería

 

Q =U^2.C.ω= √3.U.I_N

I_C= √(2/3)U.n/(n+1).√(C/I)

f_r=1/(2π√(I.C))

 

El reactor requerido para satisfacer la expresión I_C≤100I_N :

L (μH)=(2,10^6)/3 x Q/(2πf) x (n/(n+1))^2 x 1/((I_C)^2)

 

Si se agrega el reactor de irrupción (L),

I_C= √((2x10^6)/3 x Q/(2πf) x (n/(n+1))^2 x 1/L )

 

 

Ejemplo:

Para un banco de capacitores de 0,5 𝜇H/m de inductancia, 5 metros de altura, U=5000 V (fase a fase) con (n+1) = 3 escalones, cada uno de los cuales tiene Q = 200 kVAr de potencia;< /p>

- I_N=Q/(√3U)=200/(1,73 x 5) = 23 A_rms

C= √3(U x I_N)/(U^2 x 2πf) = 1,73(23 x 5000)/(5000^2.314)=25,3x10^-6

C=25,3 μF

Corriente de entrada I_C=√(2/3)U x n/(n+1)√(C/I)

 

- I_C = 0,81 x 5000 x 2/3 √(25,3/(0,5 x 5)) =>

I_C=8589 A_p = 8,59 kA ≥ 100 x 23 A Reactor necesario!

 

- Inductancia del reactor L(𝜇H)

L ≥(2 x 10^6)/3 x (Q.10^(-3))/ω x (n/(n+1))^2 x 1/((I_C )^2)< /p>

= 2x10^6 x 0,2/(2π50)(2/3)^2 x 1/(8590)^2 = 7,67 μH

 

Si se conecta un reactor de 50 𝜇H en lugar de 7,67 𝜇H, entonces la corriente de irrupción será:

I_C=√(2/3) x 5000 x 2/3 x √(25,3/50) = 1935 A_p

 

- Frecuencia de resonancia f_r = 1/(2π√(L.C))

Cálculos relacionados con los bancos de capacitores:

En condensadores I_max = 1.3 In

• V_max=1.1 V_n - 12 horas / día
• V_max=1.2 V_n - 5 min
• V_max=1.3 V_n - 1 min

Cuando un banco de condensadores con una potencia de Q (kVAr) se conecta a un sistema con una potencia de cortocircuito de S_sc (kVA), la frecuencia de resonancia es:

 

• S: Potencia (kVA) del transformador que alimenta el condensador
• S_SC: Potencia de cortocircuito (kVA) del transformador que alimenta el condensador
• Z_SC: Impedancia de cortocircuito del transformador que alimenta el condensador (%)

Determinando el Q_N del capacitor requerido para proporcionar una potencia capacitiva de Q_s a un sistema con un voltaje de (U_s):