Instal·lacions de compensació de potència reactiva
L'article descriu la finalitat i els elements estructurals de les unitats compensadores per a l'electricitat reactiva.
La compensació per l'energia elèctrica reactiva és una de les maneres més efectives d'estalviar recursos energètics. La producció moderna està saturada amb un gran nombre de motors, equips de soldadura, transformadors de potència. Això consumeix una quantitat important d'energia reactiva per crear camps magnètics en equips elèctrics. Per reduir el consum d'aquest tipus d'energia procedent de xarxes externes, s'utilitzen unitats de compensació d'energia elèctrica reactiva. El disseny, els principis de funcionament i les característiques del seu ús es discutiran en aquest article.
L'ús de bancs de condensadors per reduir la càrrega reactiva es coneix des de fa temps. Però la inclusió de condensadors separats en paral·lel amb els motors només es justifica econòmicament amb una potència significativa d'aquests últims. Normalment, el banc de condensadors està connectat a motors amb una potència de més de 20-30 kW.
Com resoldre el problema de reduir les càrregues reactives en una fàbrica de peces de vestir on s'utilitzen centenars de motors de baixa potència? Fins fa poc, a les subestacions empresarials, es connectava un conjunt fix de bancs de condensadors, que s'apagava manualment després del final del torn de treball. Amb un inconvenient evident, aquests conjunts no podien seguir les fluctuacions de la potència de les càrregues durant les hores de treball i eren ineficients. Les unitats de condensació modernes poden millorar significativament l'eficiència.
La situació ha canviat amb l'arribada dels controladors de microprocessadors especialitzats que mesuren el valor de la potència reactiva consumida per les càrregues, calculen el valor de potència requerit del banc de condensadors i el connecten (o desconnecten) de la xarxa. A partir d'aquests controladors, una àmplia gamma d'unitats de condensadors automàtiques per a la compensació d'energia reactiva. La seva potència oscil·la entre 30 i 1200 kVar (la potència reactiva es mesura en kVars).
Les capacitats dels controladors no es limiten a mesurar i canviar bancs de condensadors. Mesuen la temperatura al compartiment del dispositiu, mesuren els valors de corrent i tensió, controlen la seqüència de connexió de les bateries i el seu estat. Els controladors poden emmagatzemar informació sobre situacions d'emergència i també realitzar desenes de funcions específiques, garantint el funcionament fiable del sistema de compensació.
Els contactors especials que connecten i desconnecten els bancs de condensadors en un senyal del controlador tenen un paper molt important en el disseny d'unitats de compensació de potència reactiva.Exteriorment, difereixen poc dels arrencadors magnètics habituals utilitzats per canviar els motors.
Però la peculiaritat de connectar condensadors és tal que en el moment en què s'aplica tensió als seus contactes, la resistència del condensador és pràcticament nul·la. A les càrrega del condensador es produeix un corrent d'entrada que sovint supera els 10 kA. Aquestes sobretensions tenen un efecte perjudicial tant en el propi condensador, com en el dispositiu de commutació i en la xarxa externa, provocant l'erosió dels contactes d'alimentació i creant interferències perjudicials en el cablejat elèctric.
Per superar aquests problemes, s'ha desenvolupat un disseny especial de contactors, en el qual, després d'aplicar tensió al condensador, la seva càrrega passa pels circuits auxiliars de limitació de corrent i només llavors s'encenen els contactes principals d'alimentació. Aquest disseny us permet evitar salts significatius en el corrent de càrrega dels condensadors, per allargar la vida útil tant del banc de condensadors com del propi contactor especial.
Finalment, els elements principals i més cars dels sistemes de compensació són els bancs de condensadors... Els requisits que se'ls imposen són força estrictes i contradictoris. D'altra banda, han de ser compactes i tenir baixes pèrdues internes. Han de ser resistents als processos de càrrega i descàrrega freqüents i tenir una llarga vida útil. Però la compacitat i les baixes pèrdues intrínseques provoquen un augment dels pics de corrent de càrrega, un augment de la temperatura dins de la caixa del producte.
Condensadors moderns fets amb tecnologia de pel·lícula fina.Utilitzen pel·lícula metal·litzada i segellador hermètic sense impregnació d'oli. Aquest disseny permet obtenir productes de mida petita amb una potència important. Per exemple, els condensadors cilíndrics amb una capacitat de 50 kVar tenen dimensions: diàmetre 120 mm i alçada 250 mm.
Les bateries de condensadors plenes d'oli d'estil antic similars pesaven més de 40 kg i eren 30 vegades més grans que els productes moderns. Però aquesta miniaturització requereix l'adopció de mesures per refredar la zona on estan instal·lats els bancs de condensadors. Per tant, a les instal·lacions automàtiques, és obligatori el bufat forçat per ventiladors del compartiment del condensador.
En general, la creació d'unitats de condensadors requereix tenir en compte un gran nombre de paràmetres de funcionament: l'estat de les xarxes elèctriques de l'usuari, la pols, la naturalesa de la càrrega del motor i molts altres factors que afecten la fiabilitat i l'eficiència dels sistemes de compensació.