Banco de condensadores: Definición usos e beneficios
Un banco de condensadores é un grupo de varios condensadores da mesma capacidade que están conectados en serie ou en paralelo para almacenar enerxía eléctrica nun sistema de enerxía eléctrica. Os condensadores son dispositivos que poden almacenar carga eléctrica creando un campo eléctrico entre dúas placas metálicas separadas por un material aislante. Os bancos de condensadores úsanse para varios propósitos, como a corrección do factor de potencia, a regulación da tensión, o filtrado harmónico e a supresión de transitorios.
Que é o factor de potencia?
O factor de potencia é unha medida de canto eficientemente un sistema de corrente alternada (corrente alternada) utiliza a potencia suministrada. Defínese como a relación entre a potencia real (P) e a potencia aparente (S), onde a potencia real é a potencia que realiza traballo útil na carga, e a potencia aparente é o produto da tensión (V) e a corrente (I) no circuito. O factor de potencia tamén pode expresarse como o coseno do ángulo (θ) entre a tensión e a corrente.
Factor de potencia = P/S = VI cos θ
O factor de potencia ideal é 1, o que significa que toda a potencia suministrada convértese en traballo útil, e non hai potencia reactiva (Q) no circuito. A potencia reactiva é a potencia que fluye de ida e volta entre a fonte e a carga debido á presenza de elementos inductivos ou capacitivos, como motores, transformadores, condensadores, etc. A potencia reactiva non realiza ningún traballo, pero causa perdas extra e reduce a eficiencia do sistema.
Potencia reactiva = Q = VI sin θ
O factor de potencia dun sistema pode variar de 0 a 1, dependendo do tipo e cantidade de carga conectada a el. Un factor de potencia baixo indica unha alta demanda de potencia reactiva e unha pobre utilización da potencia suministrada. Un factor de potencia alto indica unha baixa demanda de potencia reactiva e unha mellor utilización da potencia suministrada.
Por que é importante a corrección do factor de potencia?
A corrección do factor de potencia é o proceso de mellorar o factor de potencia dun sistema engadindo ou eliminando fuentes de potencia reactiva, como bancos de condensadores ou condensadores síncronos. A corrección do factor de potencia ten varios beneficios tanto para a empresa de enerxía como para o consumidor, como:
Reducir as perdas de liña e mellorar a eficiencia do sistema: Un factor de potencia baixo significa un alto fluxo de corrente no sistema, o que aumenta as perdas resistivas (I2R) e reduce o nivel de tensión no extremo da carga. Ao aumentar o factor de potencia, o fluxo de corrente diminúe, e as perdas minimízanse, resultando nun maior nivel de tensión e un mellor rendemento do sistema.
Aumentar a capacidade e a fiabilidade do sistema: Un factor de potencia baixo significa unha alta demanda de potencia aparente da fonte, o que limita a cantidade de potencia real que se pode entregar á carga. Ao aumentar o factor de potencia, a demanda de potencia aparente diminúe, e máis potencia real pode suministrarse á carga, resultando nunha maior capacidade e fiabilidade do sistema.
Reducir as tarifas e penalizacións da empresa de enerxía: Muitas empresas de enerxía cobran tarifas adicionais ou imponen penalizacións aos consumidores que teñan un factor de potencia baixo, xa que causan unha maior carga na rede de transmisión e distribución e aumentan os seus custos operativos. Ao aumentar o factor de potencia, estas tarifas ou penalizacións poden evitarse ou reducirse, resultando en facturas de electricidade máis baixas para os consumidores.
Como funciona un banco de condensadores?
Un banco de condensadores funciona proporcionando ou absorbindo potencia reactiva ao sistema, dependendo do seu modo de conexión e localización. Hai dous tipos principais de bancos de condensadores: bancos de condensadores en deriva e bancos de condensadores en serie.
Bancos de condensadores en deriva
Os bancos de condensadores en deriva están conectados en paralelo coa carga ou en puntos específicos do sistema, como subestacións ou alimentadores. Proporcionan potencia reactiva positiva (Q positivo) para anular ou reducir a potencia reactiva negativa (Q negativo) causada por cargas inductivas, como motores, transformadores, etc. Isto melhora o factor de potencia do sistema e reduce as perdas de liña.
Os bancos de condensadores en deriva teñen varias vantaxes sobre outros tipos de dispositivos de compensación de potencia reactiva, como:
Son relativamente simples, baratos e fáciles de instalar e manter.
Poden activarse ou desactivarse segundo a variación da carga ou a necesidade do sistema.
Poden dividirse en unidades ou pasos máis pequenos para proporcionar máis flexibilidade e precisión no control da potencia reactiva.
Poden mellorar a estabilidade e a calidade da tensión no extremo da carga proporcionando soporte reactiva local.
No entanto, os bancos de condensadores en deriva tamén teñen algúns inconvenientes ou limitacións, como:
Poden causar problemas de sobretensión ou resonancia se non están debidamente deseñados ou coordinados con outros dispositivos no sistema.
Poden introducir armónicos ou distorsións no sistema se non están debidamente filtrados ou protexidos.
Poden non ser eficaces para liñas de transmisión longas ou cargas distribuídas.
Bancos de condensadores en serie
Os bancos de condensadores en serie están conectados en serie coa carga ou a liña de transmisión, reducindo a impedancia efectiva do circuito. Proporcionan potencia reactiva negativa (Q negativo) para anular ou reducir a potencia reactiva positiva (Q positivo) causada por cargas capacitivas, como cables longos, liñas de transmisión, etc. Isto melhora a regulación e a estabilidade da tensión do sistema.
Os bancos de condensadores en serie teñen algúns avantaxes sobre os bancos de condensadores en deriva, como:
Poden aumentar a capacidade de transmisión de potencia e a eficiencia das liñas de transmisión longas reducindo as perdas de liña e a caída de tensión.
Poden reducir a corrente de cortocircuito e o nivel de fallo do sistema aumentando a impedancia do camiño de fallo.
Poden mellorar a respuesta transitoria e a amortiguación do sistema reducindo a frecuencia natural e as oscilacións.
No entanto, os bancos de condensadores en serie tamén teñen algúns inconvenientes ou limitacións, como:
Poden causar problemas de sobretensión ou resonancia se non están debidamente deseñados ou protexidos. Por exemplo, durante unha condición de fallo, a tensión a través do condensador pode aumentar ata 15 veces o seu valor nominal, o que pode danar o condensador ou outro equipo no sistema.
Poden introducir armónicos ou distorsións no sistema se non están debidamente filtrados ou compensados.
Poden non ser eficaces para cargas de baixa tensión ou distribuídas.
Como calcular o tamaño dun banco de condensadores?
O tamaño dun banco de condensadores depende de varios factores, como:
A mellora desexada do factor de potencia ou a compensación de potencia reactiva
O nivel de tensión e a frecuencia do sistema
O tipo e a localización do banco de condensadores (en deriva ou en serie)
As características e a variación da carga
O custo e a dispoñibilidade das unidades de condensadores
