O que é um banco de capacitor? Correção do fator de potência para o seu sistema elétrico

I. Definição: a solução de energia reativa

Um banco de capacitores (geralmente chamado de gerador Var estático ativo SVG ) é um dispositivo crucial para otimizar as fontes de alimentação e a eficiência geral do sistema elétrico. Fabricado com o rigoroso padrão da Comissão Eletrotécnica Internacional IEC 62271 , consiste em múltiplos reatores , controladores e dispositivos de proteção , de unidades de capacitores (fusíveis, disjuntores).

Sua função principal? Compensação de energia reativa. Os bancos de capacitores armazenam energia elétrica em um campo eletrostático e solte -o de volta ao sistema elétrico, conforme necessário. Ao conectar essas unidades em paralelo ao suprimento elétrico, o banco injeta 'líder ' poder reativa (KVAR). Isso neutraliza diretamente o poder reativo 'Lagging ', inerentemente desenhado por cargas indutivas (como motores e transformadores ), assim:

Ii. Por que usar bancos de capacitores? Principais benefícios para o seu suprimento e sistema

O baixo fator de potência tem efeitos prejudiciais significativos. É importante entender a diferença entre o poder real (P) e o poder reativo (q).

A energia real é a energia útil que o equipamento usa. A potência reativa é a energia necessária para criar campos magnéticos. No entanto, o poder reativo não é usado diretamente para o trabalho. Os bancos do capacitor corrigem esse desequilíbrio, oferecendo vantagens substanciais:

1. Reduz a capacidade e o custo de suprimento elétrico necessário:

   Ao melhorar o COS φ de (por exemplo) 0,8 para 0,95, a necessidade de geração cara, linhas de transmissão e capacidade de equipamento de subestação é reduzida. A instalação de capacitores libera a capacidade existente.

   
   

2. Reduz as contas de eletricidade e as perdas de energia:

   O maior fator de potência se traduz diretamente em energia elétrica desperdiçada reduzida e custos de utilidade mais baixos. Menos energia é perdida como calor através do sistema elétrico.

   
   

3. Maximiza a capacidade de fonte de alimentação existente:

   A correção do fator de potência permite que sua infraestrutura atual de fornecimento elétrico forneça mais energia real (kW) mais utilizável sem precisar de atualizações imediatas nas linhas de transmissão ou nos transformadores.

   
   

4. Melhora a estabilidade da tensão e estende a vida útil do equipamento:

   A estabilização dos níveis de tensão reduz o estresse em equipamentos sensíveis conectados às suas fontes de alimentação.

   
   

5. Evita penalidades de utilidade:

   Muitos utilitários cobram taxas por instalações que operam com um fator de potência cronicamente baixo. Os bancos do capacitor impedem essas penalidades caras.

   
   

6. Mitiga Harmonics:

   Quando combinados com os reatores de detenção, os bancos dos capacitores são proteção essencial contra distorções harmônicas prejudiciais, especialmente cruciais em sistemas elétricos com cargas não lineares como:

• VFDs, bombas, motores grandes

• Máquinas industriais (soldagem, moinhos de rolagem)

• Sistemas HVAC

• Data Centers (UPS, SMPS)

• Inversores de energia renovável (solar fotovoltaica, vento)

• Estações de carregamento de EV

• E etc.

Iii. Onde instalar bancos de capacitores no sistema elétrico?

A colocação ideal depende das necessidades do sistema:

1. Compensação centralizada:

Os bancos instalados nas subestações principais (nível de HV/LV) que servem grandes seções do sistema elétrico.

2. Compensação do grupo:

Bancos colocados em transformadores de distribuição ou grandes painéis de distribuição de plantas.

3. Compensação local:

Capacitores conectados diretamente em motores grandes individuais ou cargas indutivas, fornecendo a correção mais direcionada.

4. Falhas comuns: protegendo seu investimento

Os bancos de capacitores operam em ambientes exigentes. Compreender os pontos de falha comuns Auxília na prevenção:

1. Falhas da unidade do capacitor:

• Abaixamento/dano de casos: causado por superaquecimento ou ambientes corrosivos, afetando os componentes que armazenam energia armazenada.

• Ruptura/explosão: sobretensão grave (por exemplo, comutação) ou falhas dielétricas internas liberando energia armazenada catastroficamente

2. Falhas de contactor (usado para trocar de bancos):

• Soldagem de contato: geralmente devido a correntes excessivas de entrada causadas por: alternar muito rapidamente (<30S de tempo de descarga) - levando a picos de tensão sobre energia armazenada residual - ou alta distorção harmônica.

• Desgaste mecânico: as operações de comutação frequentes levam à degradação física.

V. Operação segura

O manuseio adequado garante a longevidade e a segurança:

1. A sequência de abordagem é crítica:

Desligamento: desconecte os bancos do capacitor antes de outras cargas/disjuntores.

Startup: Energize os bancos do capacitor somente após o suprimento elétrico principal ser estável e outras cargas estão em execução. Nunca feche os disjuntores sobre os bancos imediatamente após um apagão da grade.

2. Intervalos de abordagem:

Os controladores automáticos lidam com a comutação, mas garanta um mínimo de 30 segundos (idealmente com mais de 60 segundos) entre as operações para permitir a descarga interna da energia armazenada. Absolutamente nunca feche um banco de capacitores conhecido por manter uma taxa residual.

3. Respondendo às viagens de dispositivo de proteção:

• Proibição estrita: Recuperação imediatamente de um disjuntor ou contator de capacitores após uma viagem automática (bloqueio) é estritamente proibida.

• Investigação obrigatória: A causa da viagem deve ser minuciosamente investigada e identificada antes de qualquer tentativa de reclama.

• Procedimento de análise: Examine os logs de eventos do controlador, sinalizadores/metas de relé de proteção e equipamentos de monitoramento relevantes.

• Inspeção física: Inspecione visualmente unidades de capacitores, contatores, fusíveis, cabeamento associado, conexões e circuitos de controle para obter sinais de dano, superaquecimento ou mau funcionamento.

• Protocolo de reenegização: o banco do capacitor só pode ser reenergizado após a causa raiz da viagem ter sido determinada conclusivamente e a condição de falha foi retificada.

4. Descarga de segurança padronizada (antes de qualquer trabalho):

Os resistores de descarga internos não são suficientes para a segurança. Sempre execute uma descarga de terra visível: use um grama de descarga isolada e classificada nos terminais de capacitores curtos no solo e entre si várias vezes. Verifique a ausência de tensão usando um voltímetro com classificação do capacitor.

Vi. Cronograma de manutenção de rotina:

1. Controle de temperatura:

   Mantenha as temperaturas ambientais abaixo de 40 ° C onde quer que os bancos estejam localizados.

   
   

2. Limpeza regular:

   Remova poeira e contaminantes de buchas, isoladores, carcaças e reatores. O acúmulo pode causar rastreamento ou superaquecimento.

   
   

3. Inspeções trimestrais (durante interrupções):

   Verifique os resistores de descarga/VTS, integridade terminal, aterramento e condição geral. Realize os testes de resistência ao isolamento (IR) e tan Δ, se possível.

   
   

4. Documentação:

   Mantenha registros detalhados de todas as inspeções, testes e ações de manutenção.

   
   

Vii. Conclusão: essencial para os sistemas de energia modernos

Os bancos de capacitores são indispensáveis ​​para a operação eficiente, estável e econômica dos sistemas elétricos modernos. Ao fornecer dinamicamente a energia reativa, eles corrigiram problemas de baixo fator de potência na fonte. Isso oferece benefícios significativos:

1. Perdas de energia elétrica reduzidas nas linhas de transmissão e em toda a rede de distribuição (perdas mais baixas de I⊃2;R).

2. Dotas de tensão minimizadas e estabilidade aprimorada para obter fontes de alimentação de melhor qualidade.

3. Evitar as penalidades caras de utilidade.

4. Utilização maximizada da capacidade de suprimento elétrico existente (geração, linhas de transmissão, transformadores), potencialmente atrasando as atualizações caras.

5. Vida útil prolongada para equipamentos sensíveis.

   
   

Para garantir o desempenho e a segurança ideais, os bancos do capacitor exigem seleção correta com base nas necessidades do sistema (especialmente níveis harmônicos), conforme a instalação, com padrões como IEC 62271, aderência estrita aos protocolos de comutação, procedimentos rigorosos de descarga ao manusear energia armazenada e um regime de manutenção preventiva disciplinado. Devidamente implementados, os bancos do capacitor são um investimento vital para otimizar sua infraestrutura de energia.