Um banco de capacitores é um equipamento essencial de um sistema de energia elétrica. A potência necessária para operar todos os aparelhos elétricos é a carga como potência ativa. A potência ativa é expressa em kW ou MW. A carga máxima conectada ao sistema de energia elétrica é principalmente indutiva, como transformadores elétricos, motores de indução, motor síncrono, fornos elétricos, iluminação fluorescente, que são todos indutivos.
Além disso, a indutância de diferentes linhas também contribui com indutância para o sistema.
Devido a essas indutâncias, a corrente do sistema fica atrasada em relação à tensão do sistema. Conforme o ângulo de atraso entre tensão e corrente aumenta, o fator de potência do sistema diminui. À medida que o fator de potência elétrico diminui, para a mesma demanda de potência ativa, o sistema retira mais corrente da fonte. Mais corrente causa mais perdas nas linhas.
Um fator de potência elétrico ruim causa uma regulagem de tensão pobre. Portanto, para evitar essas dificuldades, o fator de potência elétrico do sistema deve ser melhorado. Como um capacitor faz com que a corrente preceda a tensão, a reatância capacitiva pode ser usada para cancelar a reatância indutiva do sistema.
A reatância do capacitor pode ser usada para cancelar a reatância indutiva do sistema.
A reatância do capacitor geralmente é aplicada ao sistema usando um capacitor estático em shunt ou série com o sistema. Em vez de usar uma unidade de capacitor por fase do sistema, é muito eficaz usar um banco de capacitores, em termos de manutenção e montagem. Este grupo ou banco de unidades de capacitores é conhecido como banco de capacitores.
Existem principalmente duas categorias de bancos de capacitores de acordo com suas configurações de conexão.
Capacitor shunt.
Capacitor série.
O capacitor shunt é muito comumente usado.
O tamanho do banco de capacitores pode ser determinado pela seguinte fórmula :
Onde,
Q é o KVAR necessário.
P é a potência ativa em KW.
cosθ é o fator de potência antes da compensação.
cosθ' é o fator de potência após a compensação.
Teoricamente, sempre se deseja instalar um banco de capacitores próximo à carga reativa. Isso remove a transmissão de KVARs reativos de uma grande parte da rede. Além disso, se o capacitor e a carga são conectados simultaneamente, durante a desconexão da carga, o capacitor também é desconectado do restante do circuito. Portanto, não há questão de sobrecarga. Mas conectar um capacitor a cada carga individual não é prático do ponto de vista econômico. Como o tamanho das cargas varia extremamente para diferentes consumidores, vários tamanhos de capacitores nem sempre estão prontamente disponíveis. Portanto, a compensação adequada não é possível em cada ponto de carga. Além disso, cada carga não está conectada ao sistema 24 horas por dia, 7 dias por semana. Portanto, o capacitor conectado à carga também não pode ser totalmente utilizado.
Portanto, o capacitor não é instalado em cargas pequenas, mas para cargas médias e grandes, um banco de capacitores pode ser instalado nas próprias instalações do consumidor. Embora as cargas indutivas de consumidores em massa médios e grandes sejam compensadas, ainda haverá uma quantidade considerável de demanda de VAR originada de diferentes cargas pequenas não compensadas conectadas ao sistema. Além disso, a indutância da linha e do transformador também contribuem com VAR para o sistema. Diante dessas dificuldades, em vez de conectar um capacitor a cada carga, um grande banco de capacitores é instalado na subestação principal de distribuição ou na subestação secundária de grade.
O banco de capacitores pode ser conectado ao sistema em delta ou em estrela. Na conexão em estrela, o ponto neutro pode ser aterrado ou não, dependendo do esquema de proteção para o banco de capacitores adotado. Em alguns casos, o banco de capacitores é formado por uma formação dupla em estrela.
Geralmente, um grande banco de capacitores em subestação elétrica é conectado em estrela.
O banco conectado em estrela aterrado tem algumas vantagens específicas, como,
Tensão de recuperação reduzida no disjuntor para atraso normal repetitivo de comutação do capacitor.
Melhor proteção contra surtos.
Fenômeno de sobretensão comparativamente reduzido.
Custo de instalação menor.
Em um sistema solidamente aterrado, a tensão de todas as 3 fases de um banco de capacitores permanece fixa e inalterada, mesmo durante o período de operação de 2 fases.
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