Por que os bancos de capacitores precisam de parceiros? Compreendendo a missão dos reatores em série

Os bancos de capacitores são “especialistas em compensação de potência reativa” na rede elétrica, sendo especificamente responsáveis ​​por aumentar o fator de potência e reduzir as perdas na linha. O especialista, porém, tem um calcanhar de Aquiles-que é quase totalmente resistente a harmônicos. Como resultado, uma série de reatores foram desenvolvidos como “parceiros íntimos” indispensáveis ​​para bancos de capacitores.
Vamos começar com o fato assustador de que quando um banco de capacitores é ligado, a corrente de partida pode atingir de 5 a 15 vezes a corrente nominal, ou até mais de 20 vezes quando vários bancos de capacitores estão em paralelo. Essa corrente de surto é suficiente para detonar fusíveis e acionar disjuntores, que os operadores podem facilmente confundir com curtos-circuitos.
Ainda mais perigosos são os harmônicos. Cargas não lineares em conversores de frequência, retificadores, arco elétrico e assim por diante são continuamente injetadas no sistema, como harmônicos de quinta, sétima e décima primeira ordem. A impedância do capacitor para harmônicos de alta frequência é extremamente baixa e a corrente harmônica é bastante amplificada, causando superaquecimento do capacitor, quebra do isolamento e, eventualmente, queima. Capacitores-queimados injetam harmônicos na rede elétrica, criando um “efeito de amplificação harmônica” que degrada drasticamente a qualidade da eletricidade em toda a região.
Por esta razão, o padrão nacional GB50227-2008 exige explicitamente que a corrente de irrupção de excitação seja controlada para menos de 20 vezes a corrente nominal do capacitor. Isto é conseguido com reatores em série.
O que exatamente esse “parceiro” faz? Três coisas principais:
Primeiro, ele sacia o jorro. O reator em série é essencialmente um grande reator, que utiliza a indutância do reator para suprimir o pico de corrente quando é ligado. Quando a reatância está entre 0,1% e 1%, a corrente de partida pode ser controlada para menos de 10 vezes a corrente nominal. Possui tamanho pequeno, baixas perdas e pode ser integrado diretamente em bancos de capacitores.
Em segundo lugar, captura harmônicos. Esta é a missão central do reator. A reatância indutiva aumenta com a frequência, enquanto a reatância capacitiva diminui com a frequência. Quando os dois estão em série, a frequência ressonante do circuito é suprimida abaixo da frequência harmônica mais baixa do sistema. Por exemplo, com uma taxa de reatância de 12%, o ponto ressonante é de cerca de 204 Hz, o que forma uma barreira de alta-impedância para harmônicos de nível 5 e acima, bloqueando efetivamente as correntes harmônicas. No caso de terceiro harmônico severo, um circuito de filtro com taxa de reatância de 14%.
Terceiro, suprime a sobretensão. Quando um capacitor é desligado, a reacendimento do arco produz uma sobretensão de 4 a 5 vezes a tensão nominal e, quando ligado, uma tensão de trabalho de 2 a 3 vezes as sobretensões operacionais. essas sobretensões transitórias são significativamente enfraquecidas pelo amortecimento, evitando a quebra do isolamento ou acelerando o envelhecimento.
Quais são as opções de taxa de reatância? Escolher a velocidade errada é pior do que não instalá-la.
A taxa de reatância é o parâmetro central do reator em série. Escolher a taxa errada não apenas torna o reator inútil, mas também pode ressoar. Apenas lembre-se: 0,1% a 1% limitam o inrush, 6% suprimem os quintos harmônicos, 12% lidam com todos os quintos harmônicos e superiores e 14% lidam especificamente com os 3º harmônicos. Quando um barramento de subestação também contém bancos de capacitores grandes e pequenos, a sequência de comutação incorreta levará a correntes harmônicas amplificadas e distorção de tensão no barramento, o que requer consideração abrangente.
Seco ou encharcado-de óleo? Cada um tem suas próprias vantagens.
O reator de núcleo seco é silencioso, linear e de alta resistência mecânica, adequado para instalação em gabinete. Os reatores de imersão em óleo apresentam perdas menores e requerem menos espaço, mas são mais barulhentos e com pior linearidade. Nos últimos anos, o reator de meio{2}}núcleo e o reator de ar-core apareceram sucessivamente, e sua linearidade quase{4}}linear e ruído estão abaixo de 50dB, tornando-os os novos favoritos da compensação de potência reativa.
Então pare de perguntar por que os bancos de capacitores precisam de parceiros-um banco de capacitores sem reator em série é como um carro esporte sem freios; quanto mais rápido for, maior será a probabilidade de virar. Este “parceiro” silencioso é o verdadeiro herói anônimo por trás da operação segura da rede elétrica.