Qual è la differenza tra reattore shunt e condensatore shunt?

In un sistema elettrico di potenza, vengono utilizzati vari dispositivi per migliorare il fattore di potenza ed l'efficienza operativa. I condensatori shunt e i reattori shunt rappresentano due componenti distinti progettati per ottimizzare le prestazioni delle reti elettriche. Questo articolo esplora le loro principali differenze, iniziando con una panoramica dei loro principi fondamentali.

Condensatori Shunt

Un condensatore shunt si riferisce a un singolo condensatore o a un gruppo di condensatori (chiamato banca di condensatori) connessi in parallelo al sistema di potenza. Serve a migliorare il fattore di potenza ed l'efficienza operativa del sistema compensando i carichi induttivi, migliorando così il fattore di potenza del sistema.

La maggior parte dei carichi in un sistema elettrico di potenza - come macchine elettriche, trasformatori e relè - presentano caratteristiche induttive, contribuendo alla reattività induttiva insieme all'induttanza delle linee di potenza. L'induttanza causa un ritardo della corrente rispetto alla tensione, aumentando l'angolo di ritardo e diminuendo il fattore di potenza del sistema. Questo fattore di potenza in ritardo fa sì che il carico richieda più corrente dalla sorgente per la stessa potenza nominale, risultando in ulteriori perdite di linea sotto forma di calore.

La capacità di un condensatore causa un anticipo della corrente sulla tensione, permettendogli di annullare la reattività induttiva nel sistema di potenza. Più unità di condensatori (una banca di condensatori) connesse in parallelo per migliorare il fattore di potenza sono note come condensatori shunt.

Reattori Shunt

Un reattore shunt è un dispositivo utilizzato nei sistemi di potenza per stabilizzare la tensione durante le variazioni di carico, migliorando così l'efficienza. Compensa la potenza reattiva capacitiva nelle linee di trasmissione di potenza, tipicamente applicata in linee di trasmissione ad alta tensione (400kV o superiore).

Costruito con un singolo avvolgimento - connesso direttamente alla linea di potenza o all'avvolgimento terziario di un trasformatore trifase - assorbe la potenza reattiva dalle linee per migliorare l'efficienza del sistema.

Differenze tra Condensatori Shunt e Reattori Shunt

La seguente tabella riassume i principali confronti tra reattori shunt e condensatori shunt:

Confronto tra Condensatori Shunt e Reattori Shunt
Funzione

• Condensatore Shunt: Fornisce potenza reattiva al sistema elettrico, assorbita dai carichi induttivi (ad esempio, motori, trasformatori) per migliorare il fattore di potenza ed l'efficienza del sistema.

• Reattore Shunt: Assorbe e controlla il flusso di potenza reattiva per migliorare l'efficienza, stabilizzare i livelli di tensione e mitigare gli impulsi/transitori di tensione nella rete.

Correzione del Fattore di Potenza

• Condensatore Shunt: Migliora direttamente il fattore di potenza fornendo la compensazione della potenza reattiva.

• Reattore Shunt: Migliora indirettamente il fattore di potenza stabilizzando la tensione nelle linee di trasmissione.

Connessione

• Condensatore Shunt: Connesso direttamente in parallelo con la linea di potenza.

• Reattore Shunt: Connesso direttamente alla linea di potenza o tramite l'avvolgimento terziario di un trasformatore trifase.

Impatto sulla Tensione

• Condensatore Shunt: Può causare un aumento della tensione in condizioni di carico leggero a causa dell'iniezione di potenza reattiva.

• Reattore Shunt: Induce una leggera diminuzione della tensione a causa della reattività induttiva, bilanciando la potenza reattiva eccessiva.

Effetto degli Armonici

• Condensatore Shunt: Prone a creare condizioni risonanti che amplificano gli armonici di tensione.

• Reattore Shunt: Attenua e sopprime gli armonici, migliorando la qualità dell'energia.

Applicazioni

• Condensatore Shunt: Ampiamente utilizzato nei sistemi di potenza industriali e commerciali per correggere il fattore di potenza nelle reti di distribuzione.

• Reattore Shunt: Principalmente applicato in linee di trasmissione ad alta tensione (400kV+) per la stabilizzazione della tensione e la soppressione dei transitori.

Conclusione

Entrambi i condensatori shunt e i reattori shunt ottimizzano l'efficienza del sistema elettrico di potenza, sebbene attraverso meccanismi distinti: i condensatori migliorano il fattore di potenza compensando i carichi induttivi, mentre i reattori stabilizzano la tensione e mitigano gli armonici nelle reti di trasmissione. I loro ruoli complementari assicurano una fornitura affidabile di energia in diverse situazioni operative.