Se proporcionó un banco de compensación con filtro H5+H7 con una capacidad total de 7500 kvar para ofrecer mitigación de armónicos y compensación de potencia reactiva en un solo conjunto.
Desde su puesta en marcha, los armónicos dominantes de 5º y 7º orden han sido filtrados eficazmente: se reduce el calentamiento de los equipos, se mitiga la interferencia en los controles industriales, la red opera con mayor estabilidad, la vida útil de los equipos se prolonga y las pérdidas y los costos de energía eléctrica han disminuido en paralelo.
| Elemento | Detalles |
|---|---|
| Nombre del proyecto | Proyecto de mejora de la calidad de la energía de 35 kV del almacenamiento de energía Angola Dadi |
| Tipo de proyecto | Modernización de la calidad de la energía de 35 kV |
| Escenario de aplicación | Planta de almacenamiento de energía (conexión concentrada de cargas no lineales como PCS) |
| Problemas clave | Contaminación por armónicos de 5.º y 7.º orden; riesgo de amplificación de armónicos y sobretensión por resonancia |
| Solución central | Banco de compensación y filtrado H5+H7, con una capacidad total de 7500 kvar |
| Concepto de diseño | Filtrado a nivel de fuente, protección de equipos, compensación de potencia reactiva (tres en uno) |
| Normas aplicables | IEEE 519-2022 (límites), IEC 61000-3-6 (evaluación), GB/T 14549-1993 (referencia) |
| Resultados clave | Filtrado efectivo de armónicos de 5.º/7.º orden; mayor factor de potencia; menor aumento de temperatura en los equipos; reducción del consumo de energía y de los costos de electricidad |
Este proyecto consiste en una modernización de la calidad de la energía de 35 kV asociada a la planta de almacenamiento de energía Dadi en Angola, centrada en la mejora integral de la calidad de la energía en la barra de alta tensión. Los dispositivos in situ, como los inversores PCS, son cargas no lineales de alto contenido armónico densamente concentradas; un escenario típico de alta intensidad de fuentes armónicas donde la contaminación armónica restringe directamente la eficiencia de la producción y la calidad del producto, lo que convierte la mitigación de los problemas de calidad de la energía en un requisito urgente.
Con la construcción a gran escala de plantas de almacenamiento de energía, la contaminación armónica causada por la conexión concentrada de equipos de electrónica de potencia como los PCS se está volviendo cada vez más prominente:
Los inversores PCS in situ son cargas no lineales típicas que producen corriente armónica dominada por los órdenes 5.º y 7.º. La corriente armónica se amplifica múltiples veces en los condensadores de compensación de potencia reactiva, intensificando las pérdidas dieléctricas y el calentamiento de los equipos, y plantea un riesgo adicional de sobretensión por resonancia con la inductancia del sistema. La situación de la calidad de la energía en la red era grave.
| Categoría del problema | Síntomas típicos | Dimensión de impacto |
|---|---|---|
| Daños en el equipo | La amplificación de la corriente armónica y la sobretensión por resonancia amenazan la seguridad de los condensadores y transformadores; aumento de la tasa de fallos del equipo | Equipo |
| Pérdida de producción | El sobrecalentamiento del equipo y el mal funcionamiento de la protección interrumpen la producción, limitando la producción continua y la capacidad | Producción |
| Seguridad eléctrica | La distorsión armónica provoca que los dispositivos de protección funcionen mal o no funcionen, ampliando el alcance de los incidentes | Seguridad |
| Aumento de los costes energéticos | Las pérdidas armónicas adicionales aumentan las pérdidas en las líneas y equipos; el factor de potencia disminuye; las facturas de electricidad aumentan | Economía |
| Rechazos en el control de calidad | La interferencia armónica provoca desviaciones en las mediciones y anomalías en el control de procesos; aumenta la tasa de rechazo de productos en el control de calidad | Calidad de la producción |
| Funcionamiento erróneo de equipos de precisión | Los armónicos perturban el control industrial y los equipos de precisión, provocando un funcionamiento erróneo y datos anómalos | Seguridad de la producción |
Los armónicos limitan la operación del proyecto en cuatro dimensiones: producción, equipos, seguridad y economía:
| Dimensión | Impacto principal |
|---|---|
| Producción | Eficiencia de producción y calidad del producto comprometidas; capacidad restringida |
| Equipo | Envejecimiento acelerado del equipo; vida útil reducida |
| Seguridad | Mayor riesgo de operación incorrecta o falta de actuación de las protecciones; riesgos de seguridad más amplios |
| Economía | Mayores pérdidas en líneas y equipos; incremento de los costos operativos |
Siguiendo un concepto de diseño tres en uno de "filtrado a nivel de fuente, protección de equipos, compensación de potencia reactiva", se proporcionó una solución completa y empaquetada para la mitigación de la calidad de la energía:
La solución configura un banco de compensación y filtrado H5+H7 con una capacidad total de 7500 kvar. Configuración clave:
| Subsistema | Descripción de la configuración |
|---|---|
| Ramas de filtro | Ramas de filtro sintonizadas H5 y H7, sintonizadas a las frecuencias de los armónicos 5.º y 7.º respectivamente, cubriendo los armónicos dominantes en el sistema |
| Banco de condensadores | Proporciona compensación de potencia reactiva a la frecuencia de la red mientras filtra los armónicos |
| Dispositivo de conmutación | Aparamenta de vacío inmersa en aceite con supresión de reencendidos, combinada con reactores limitadores de corriente y cierre en el punto de onda |
| Protección & supervisión | Protección contra sobretensiones, sobrecorrientes y sobretemperaturas con supervisión del estado de operación; las ramas defectuosas se aíslan de manera fiable en condiciones anormales |
| Conexión | Conexión en derivación a la barra colectora de 35 kV |
| Tecnología clave | Principio técnico | Valor de aplicación |
|---|---|---|
| Filtrado sintonizado | Aprovecha la relación entre la reactancia capacitiva y la frecuencia (Xc = 1/(2πfC)); ramas L-C sintonizadas a las frecuencias de los armónicos 5º y 7º | Absorbe la corriente armónica localmente, rompiendo el ciclo vicioso de "absorción de baja impedancia — calentamiento de alta frecuencia — amplificación por resonancia — envejecimiento del aislamiento" |
| Protección contra resonancia | Se aplica un diseño de protección desintonizada | Previene la resonancia paralela entre las ramas del filtro y la impedancia del sistema, protegiendo los condensadores y el aislamiento del sistema |
| Protección del equipo | Tras el filtrado, la solicitación de corriente del condensador y el aumento de temperatura se mantienen controlados; las pérdidas adicionales del transformador y el aumento de temperatura disminuyen | Evita la reducción de capacidad del equipo y prolonga su vida útil |
| Seguridad de conmutación | Aparamenta de vacío sumergida en aceite con supresión de reencendidos, combinada con reactancias limitadoras de corriente y cierre en punto de onda | Garantiza que todo el proceso de conmutación frecuente esté libre de sobretensiones por reencendido e impacto de la corriente irruptiva |
| Compensación reactiva | Las ramas del filtro son capacitivas a la frecuencia de red, elevando el factor de potencia en paralelo | Reduce las pérdidas en las líneas y transformadores, ahorrando costes de electricidad |
| Protección y monitorización | Protección contra sobretensión, sobrecorriente y sobretemperatura con monitorización del estado en línea | Las ramas defectuosas se aíslan de forma fiable en condiciones anormales, garantizando la seguridad del sistema |
El proyecto se implementó en cinco etapas: "inspección in situ → diseño de la solución → producción en fábrica y pruebas rutinarias → instalación y puesta en servicio in situ → aceptación y puesta en servicio":
| Fase | Contenido del trabajo |
|---|---|
| 1. Inspección in situ | Estudio de condiciones armónicas y confirmación del punto de conexión completados |
| 2. Diseño de la solución | Cálculo de parámetros de la rama del filtro y selección de equipos completados |
| 3. Producción en fábrica y pruebas de rutina | Producción, ensamblaje y pruebas de rutina completados para garantizar la calidad del equipo |
| 4. Instalación y puesta en servicio in situ | Instalación y puesta en servicio completadas; las pruebas conjuntas verificaron los resultados de la mitigación |
| 5. Recepción y puesta en servicio | Puesta en servicio formal tras la recepción |
Con la instalación del banco de compensación de filtros H5+H7 de 7500 kvar, la calidad de la energía del sistema se ha mejorado fundamentalmente. La comparación es la siguiente:
| Indicador | Antes (estado actual) | Después | Mejora/resultado |
|---|---|---|---|
| Distorsión armónica total de tensión (THDu) | 7% ~ 10% (superado sustancialmente) | < 3% | Cumple con los requisitos de IEEE 519-2022 y GB/T 14549-1993 (límite de 35 kV al 3%) |
| Contenido de corriente del 5º armónico | 20% ~ 26% | < 4% | Reducido sustancialmente |
| Contenido de corriente del 7º armónico | 12% ~ 16% | < 3% | Fuerte supresión |
| Factor de potencia (FP) | 0.80 ~ 0.86 (altamente variable) | ≥ 0.95 | Cumplimiento estable |
| Elevación de temperatura de condensadores y equipos | Claramente elevada | De vuelta al rango normal | Clara mejora |
| Tasa de fallos de equipos | Alta, mantenimiento frecuente | Reducida sustancialmente | Clara mejora |
| Resultado | Mejora |
|---|---|
| Mitigación de armónicos | Los armónicos dominantes de 5º y 7º orden se filtran eficazmente; la corriente armónica se reduce significativamente |
| Compensación reactiva | Factor de potencia elevado; compensación eficaz desde el inicio |
| Protección de seguridad | Peligros de sobrecorriente armónica y sobretensión por resonancia eliminados |
| Estado del equipo | Las condiciones de operación del condensador y del transformador mejoran claramente |
| Dimensión de valor | Valor aportado |
|---|---|
| Garantía de la producción | Eficiencia de la producción y calidad del producto garantizadas; capacidad suministrada de forma estable |
| Inversión en equipos | Mayor vida útil de los equipos; menores costes de mantenimiento y sustitución |
| Retorno económico | Factor de potencia mejorado; menores costes de electricidad y de pérdidas; retorno de la inversión bien definido |
| Seguridad y fiabilidad | Operación de la red más estable; riesgos de seguridad eléctrica significativamente reducidos |
Este proyecto proporciona un referente de ingeniería replicable para la mitigación de problemas de calidad de energía en el escenario de almacenamiento de energía:
A medida que continúa creciendo la demanda de mitigación de problemas de calidad de energía en el almacenamiento de energía, las energías renovables y las aplicaciones industriales, continuaremos:
Centrado en un banco de filtros y compensación H5+H7 de 7500 kvar, el proyecto de calidad de energía de 35 kV de almacenamiento de energía Dadi en Angola resolvió sistemáticamente la contaminación armónica causada por cargas no lineales como los PCS, proporcionando simultáneamente compensación reactiva y protección de equipos, haciendo que la red sea más estable, los equipos más duraderos y la factura de electricidad más económica.
Continuaremos proporcionando a los clientes globales soluciones integrales para la calidad de la energía y la seguridad de los equipos eléctricos, respaldados por soluciones técnicas profesionales y equipos empaquetados confiables.
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