Protección de banco de condensadores

Definición de protección de bancos de condensadores

Proteger los bancos de condensadores implica prevenir fallos internos y externos para mantener la funcionalidad y la seguridad.

Fusibles de elementos

Los fabricantes suelen incluir fusibles integrados en cada elemento del condensador. Si se produce un fallo en un elemento, se desconecta automáticamente del resto de la unidad. La unidad aún puede funcionar, pero con una salida reducida. Para bancos de condensadores más pequeños, solo se utilizan estos esquemas de protección integrados para evitar el coste de equipos protectores adicionales.

Fusible de unidad

La protección por fusible de unidad limita la duración del arco en unidades de condensadores defectuosas. Esto reduce el riesgo de daños mecánicos importantes y la producción de gases, protegiendo las unidades vecinas. Si cada unidad en un banco de condensadores tiene su propio fusible, el banco puede seguir funcionando sin interrupción incluso si una unidad falla, hasta que la unidad defectuosa se retira y se reemplaza.

Otra gran ventaja de proporcionar protección por fusible a cada unidad del banco es que indica la ubicación exacta de la unidad defectuosa. Sin embargo, al elegir el tamaño del fusible para este propósito, debe tenerse en cuenta que el elemento del fusible debe resistir la carga excesiva debido a armónicos en el sistema. En vista de ello, la corriente nominal del elemento del fusible para este propósito se toma como un 65% superior a la corriente nominal total. Cuando se protege cada unidad individual del banco de condensadores con un fusible, es necesario proporcionar una resistencia de descarga en cada una de las unidades.

Protección de banco

Aunque cada unidad de condensador generalmente tiene protección por fusible, si una unidad falla y su fusible se quema, el estrés de tensión en las demás unidades de la misma fila en serie aumenta. Cada unidad de condensador está diseñada para soportar hasta el 110% de su tensión nominal. Si otra unidad en la misma fila falla, el estrés en las unidades restantes sanas aumenta y puede superar su límite de tensión máxima.

Por lo tanto, siempre es deseable reemplazar la unidad de condensador dañada del banco lo antes posible para evitar el estrés de tensión excesivo en las demás unidades sanas. Por lo tanto, debe haber algún mecanismo indicador para identificar la unidad defectuosa exacta. Tan pronto como se identifica la unidad defectuosa en un banco, el banco debe ser retirado del servicio para reemplazar la unidad defectuosa. Existen varios métodos para detectar la tensión desequilibrada causada por el fallo de una unidad de condensador.

La figura siguiente muestra el esquema más común de protección de bancos de condensadores. Aquí, el banco de condensadores está conectado en formación estrella. El primario de un transformador de potencial está conectado a través de cada fase. El secundario de los tres transformadores de potencial están conectados en serie para formar un delta abierto y un relé sensible a la tensión está conectado a través de este delta abierto. 

En condiciones de equilibrio exacto, no debe aparecer ninguna tensión a través del relé sensible a la tensión, ya que la suma de las tensiones trifásicas equilibradas es cero. Pero cuando haya cualquier desequilibrio de tensión debido al fallo de una unidad de condensador, la tensión resultante aparecerá a través del relé y este se activará para proporcionar señales de alarma y de disparo.

El relé sensible a la tensión puede ajustarse de tal manera que, a cierto desequilibrio de tensión, solo se cierren los contactos de alarma. A un nivel de tensión más alto, se cierran tanto los contactos de disparo como los de alarma. El transformador de potencial conectado a través de los condensadores de cada fase también ayuda a descargar el banco después de que se apague.

En otro esquema, los condensadores en cada fase se dividen en dos partes iguales conectadas en serie. Se conecta una bobina de descarga a través de cada una de las partes, como se muestra en la figura. Entre el secundario de la bobina de descarga y el relé sensible a la tensión que detecta el desequilibrio, se conecta un transformador auxiliar que sirve para regular la diferencia de tensión entre las tensiones secundarias de la bobina de descarga en condiciones normales.

Aquí, el banco de condensadores está conectado en estrella y el punto neutro está conectado a tierra a través de un transformador de potencial. Un relé sensible a la tensión está conectado a través del secundario del transformador de potencial. Tan pronto como haya cualquier desequilibrio entre las fases, la tensión resultante aparecerá a través del transformador de potencial y, por lo tanto, el relé sensible a la tensión se activará más allá de un valor predeterminado.