Un gruppo di condensatori è un equipaggiamento essenziale di un sistema elettrico di potenza. Il potere necessario per far funzionare tutti gli apparecchi elettrici è il carico come potenza attiva. La potenza attiva è espressa in kW o MW. Il carico massimo connesso al sistema elettrico di potenza è principalmente induttivo, come trasformatori elettrici, motori a induzione, motori sincroni, forni elettrici, illuminazione a fluorescenza sono tutti di natura induttiva.
In aggiunta a questi, l'induttanza delle diverse linee contribuisce all'induttanza del sistema.
A causa di queste induttanze, la corrente del sistema si ritarda rispetto alla tensione del sistema. Man mano che l'angolo di ritardo tra tensione e corrente aumenta, il fattore di potenza del sistema diminuisce. Mentre il fattore di potenza elettrico diminuisce, per la stessa domanda di potenza attiva, il sistema richiede una corrente maggiore dalla sorgente. Una corrente maggiore causa maggiori perdite di linea.
Un basso fattore di potenza elettrico causa una cattiva regolazione della tensione. Pertanto, per evitare queste difficoltà, il fattore di potenza elettrico del sistema deve essere migliorato. Poiché un condensatore fa sì che la corrente preceda la tensione, la reattività capacitiva può essere utilizzata per annullare la reattività induttiva del sistema.
La reattività del condensatore può essere utilizzata per annullare la reattività induttiva del sistema.
La reattività del condensatore è generalmente applicata al sistema utilizzando un condensatore statico in parallelo o in serie con il sistema. Invece di utilizzare un singolo unità di condensatore per fase del sistema, è più efficace utilizzare un gruppo di unità di condensatori, in termini di manutenzione e installazione. Questo gruppo o banca di unità di condensatori è noto come gruppo di condensatori.
Ci sono principalmente due categorie di gruppi di condensatori in base alle loro disposizioni di connessione.
Condensatore a shunt.
Condensatore in serie.
Il condensatore a shunt è molto comunemente utilizzato.
La dimensione del gruppo di condensatori può essere determinata dalla seguente formula :
Dove,
Q è la potenza reattiva richiesta in kVAR.
P è la potenza attiva in kW.
cosθ è il fattore di potenza prima della compensazione.
cosθ' è il fattore di potenza dopo la compensazione.
Teoricamente, si desidera sempre commissionare un gruppo di condensatori vicino al carico reattivo. Ciò elimina la trasmissione di kVAr reattivi da una parte significativa della rete. Inoltre, se il condensatore e il carico sono collegati simultaneamente, durante la disconnessione del carico, il condensatore viene anche disconnesso dal resto del circuito. Di conseguenza, non c'è il rischio di sovra-compensazione. Tuttavia, collegare un condensatore a ogni carico individuale non è pratico dal punto di vista economico. Poiché le dimensioni dei carichi variano estremamente per diversi consumatori, vari tipi di condensatori non sono sempre disponibili. Quindi, una compensazione adeguata non è sempre possibile in ogni punto di carico. Inoltre, ogni carico non è connesso al sistema per 24 ore su 24. Quindi, il condensatore connesso al carico non può essere pienamente utilizzato.
Pertanto, il condensatore non viene installato su piccoli carichi, ma per carichi medi e grandi, il gruppo di condensatori può essere installato nei locali del consumatore. Anche se i carichi induttivi dei consumatori a grosso volume vengono compensati, ci sarà comunque una notevole richiesta di kVAr derivante da diversi carichi non compensati connessi al sistema. Inoltre, l'induttanza della linea e del trasformatore contribuiscono ai kVAr del sistema. Considerando queste difficoltà, invece di connettere il condensatore a ogni carico, un grande gruppo di condensatori viene installato nella sottostazione di distribuzione principale o nella sottostazione secondaria di griglia.
Il gruppo di condensatori può essere connesso al sistema sia in delta che in stella. Nella connessione in stella, il punto neutro può essere terra o meno, a seconda dello schema di protezione per il gruppo di condensatori adottato. In alcuni casi, il gruppo di condensatori è formato da una doppia configurazione a stella.
Generalmente, un grande gruppo di condensatori in una sottostazione elettrica è connesso in stella.
Il gruppo connesso in stella a terra ha alcuni specifici vantaggi, come,
Tensione di recupero ridotta sul interruttore per ritardi ripetitivi normali di commutazione del condensatore.
Migliore protezione dai sovratensioni.
Fenomeno di sovratensione relativamente ridotto.
Costo di installazione inferiore.
In un sistema solidamente a terra, la tensione di tutte e tre le fasi di un gruppo di condensatori rimane fissa e invariata anche durante il periodo di operazione a due fasi.
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