Protección de Banco de Condensadores
Al igual que otros equipos eléctricos, el capacitor en paralelo también puede estar sujeto a fallos internos y externos. Por lo tanto, este equipo también debe protegerse de fallos internos y externos. Hay varios esquemas disponibles para la protección del banco de capacitores, pero al aplicar cualquiera de los esquemas, debemos recordar la inversión inicial en ese capacitor desde un punto de vista económico. Deberíamos comparar la inversión inicial y el costo de la protección aplicada. Principalmente, hay 3 tipos de arreglos de protección que se aplican a un banco de capacitores.
Fusible de Elemento.
Fusible de Unidad.
Protección de Banco.
Fusibles de Elemento
Los fabricantes de unidades de capacitores comúnmente proporcionan fusibles integrados en cada elemento de la unidad. En este caso, si ocurre algún fallo en cualquier elemento, se desconecta automáticamente del resto de la unidad. En este caso, la unidad sigue cumpliendo su función, pero con una salida menor. En bancos de capacitores de baja potencia, solo se aplica este esquema de protección integrado para evitar el gasto en otros equipos protectores especiales.
Fusible de Unidad
La protección por fusible de unidad generalmente se proporciona para limitar la duración del arco dentro de una unidad de capacitor defectuosa. Al limitar la duración del arco, hay menos posibilidades de deformaciones mecánicas importantes y de una gran producción de gas en la unidad defectuosa, y por lo tanto, se salvan las unidades vecinas del banco. Si cada unidad de un banco de capacitores está protegida individualmente contra el fusible, entonces en caso de falla de una unidad, el banco de capacitores aún puede seguir funcionando sin interrupción antes de retirar y reemplazar la unidad defectuosa.
Otra ventaja importante de proporcionar protección por fusible a cada unidad del banco es que indica la ubicación exacta de la unidad defectuosa. Pero al elegir el tamaño del fusible para este propósito, se debe tener en cuenta que el elemento del fusible debe soportar la carga excesiva debido a los armónicos en el sistema. Teniendo esto en cuenta, la corriente nominal del elemento del fusible para este propósito se toma como 65% superior a la corriente nominal. Siempre que se proteja individualmente cada unidad del banco de capacitores con un fusible, es necesario proporcionar resistencia de descarga en cada una de las unidades.
Protección de Banco
Aunque generalmente se proporciona protección por fusible con cada una de las unidades de capacitores, cuando una unidad de capacitor está bajo fallo y el elemento de fusible asociado se quema, el estrés de voltaje aumenta a las otras unidades de capacitores conectadas en serie en la misma fila. Generalmente, cada unidad de capacitor está diseñada para soportar 110% de su voltaje nominal. Si otra unidad de capacitor se pone fuera de servicio, en la misma fila donde previamente una unidad se dañó, el estrés de voltaje sobre las otras unidades sanas de esa fila aumentará aún más y fácilmente superará el límite de voltaje máximo permitido de estas unidades.
Por lo tanto, siempre es deseable reemplazar la unidad de capacitor dañada del banco lo antes posible para evitar el estrés de voltaje excesivo en las otras unidades sanas. Por lo tanto, debe haber algún arreglo indicador para identificar la unidad defectuosa exacta. Tan pronto como se identifique la unidad defectuosa en un banco, el banco debe ser retirado del servicio para reemplazar la unidad defectuosa. Hay varios métodos para detectar el desequilibrio de voltaje causado por la falla de una unidad de capacitor.
La figura siguiente muestra el arreglo más común de protección de banco de capacitores. Aquí, el banco de capacitores está conectado en formación estrella. El primario de un transformador de potencial está conectado a través de cada fase. Los secundarios de todos los tres transformadores de potencial están conectados en serie para formar un delta abierto y un relé sensible al voltaje está conectado a través de este delta abierto. En condiciones exactamente equilibradas, no debe aparecer ningún voltaje a través del relé sensible al voltaje porque la suma de los voltajes trifásicos equilibrados es cero. Pero cuando haya algún desequilibrio de voltaje debido a la falla de una unidad de capacitor, el voltaje resultante aparecerá a través del relé y el relé se activará para proporcionar una alarma y señales de corte.
El relé sensible al voltaje se puede ajustar de tal manera que hasta cierto nivel de desequilibrio de voltaje solo se cerrarían los contactos de alarma y para ciertos niveles de voltaje más altos se cerrarían los contactos de corte junto con los de alarma. El transformador de potencial conectado a través de los capacitores de cada fase también sirve para descargar el banco después de ser desconectado.
En otro esquema, los capacitores en cada fase se dividen en dos partes iguales conectadas en serie. Se conecta un bobinado de descarga a través de cada una de las partes, como se muestra en la figura. Entre el secundario del bobinado de descarga y el relé sensible al voltaje que desequilibra, se conecta un transformador auxiliar que sirve para regular la diferencia de voltaje entre los voltajes secundarios del bobinado de descarga en condiciones normales.
Aquí, el banco de capacitores está conectado en estrella y el punto neutro está conectado a tierra a través de un transformador de potencial. Un relé sensible al voltaje está conectado a través del secundario del transformador de potencial. Tan pronto como haya algún desequilibrio entre las fases, el voltaje resultante aparecerá a través del transformador de potencial y, por lo tanto, el relé sensible al voltaje se activará más allá de un valor preestablecido.
Aquí, el banco de capacitores de cada fase se divide en dos partes iguales conectadas en paralelo y los puntos estrella de ambas partes están interconectados a través de un transformador de corriente. Los secundarios del transformador de corriente están conectados a través de un relé sensible a la corriente. En caso de que ocurra algún desequilibrio entre las dos partes del banco, habrá una corriente desequilibrada fluyendo a través del transformador de corriente y, por lo tanto, el relé sensible a la corriente se activará. En este esquema, para descargar el banco después de apagar, se puede conectar un bobinado de descarga a través de los capacitores en cada fase.
En otro esquema de protección de banco de capacitores, el punto estrella de un banco de capacitores trifásico está conectado a tierra a través de un transformador de corriente y un relé sensible a la corriente está conectado a través del secundario del transformador de corriente. Tan pronto como haya algún desequilibrio entre las fases del banco de capacitores, debe fluir una corriente hacia la tierra a través del transformador de corriente y, por lo tanto, el relé sensible a la corriente se activará para cortar el interruptor asociado con el banco de capacitores.
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