We use our own and third-party cookies to improve browsing and provide content of interest.

In continuing we understand that you accept our Cookies Policy. You can modify the cookies storage options in your browser. Learn more

I understand

Articles

Val qualsevol bateria de condensadors?

on .

Per què no totes les bateries per compensar reactiva serveixen igual?

La importància del filtre de rebuig adequat.

En el present article veurem com la instal·lació d'una bateria de condensadors és, en sí, un canvi en la instal·lació elèctrica; canvi que davant una mala elecció de la bateria de condensadors podria desestabilitzar el sistema per motiu d'harmònics; provocant seriosos problemes en la pròpia bateria de condensadors i a la instal·lació, arribant a generar aturades de producció i importants pèrdues econòmiques.

A continuació, intentarem explicar les diferents freqüències de sintonització, així com les conseqüències d'una mala elecció en aquesta sintonia i la recomanació per evitar aquests possibles riscos.

La millora de l'eficiència energètica amb bateries de condensadors.

La recerca de la millora en l'eficiència energètica, i els increments de tarifes elèctriques estan fent més comú la compensació de l'energia reactiva amb bateries de condensadors. Però com qualsevol altre equip elèctric, aquestes bateries tenen diversos efectes elèctrics en la instal·lació on s'ubiquen. L'efecte més important, a més de corregir el consum d'energia reactiva de la instal·lació, és el canvi de comportament enfront els harmònics que hi pugui haver en aquesta xarxa elèctrica. Aquest canvi pot produir una rebaixa a mig termini en la compensació de l'energia reactiva, una desestabilització elèctrica en la instal·lació, o inclús l'aturada de la producció.

Les instal·lacions elèctriques són cada cop més complexes, incloent diverses càrregues inductives, capacitives i electròniques de potència, aquestes xarxes solen presentar significatius nivells de distorsió harmònica, el que ha comportat que la gran majoria de fabricants de bateries automàtiques de condensadors incorporin en el seu catàleg, de manera unànime, equips expressament dissenyats per el seu ús en aquestes xarxes.

La importància de la freqüència de sintonització a les bateries de condensadors.

Ara bé, on no existeix aquesta unanimitat és en l'elecció de la freqüència de sintonització que s'ofereix com a estàndard, tant en les bateries automàtiques de condensadors com en els grups de compensació fixes, equipats amb filtres de rebuig (també coneguts com filtres desintonitzats).

Per el cas, força menys habitual, de predomini d'harmònics d'ordre 3 (150 Hz en xarxes de 50 Hz), sí que és d'ús comú els filtres de rebuig sintonitzats a 134 Hz (factor de sobretensió de p = 14 %); però per a la gran majoria d'instal·lacions, on es requereix d'una bateria equipada amb filtres de rebuig apropiada per a la presència d'harmònics d'ordre 5 (250 Hz en xarxes de 50 Hz) o superior, que són els normalment generats per les més usuals fonts de corrents harmònics, això és: càrregues trifàsiques equipades amb un pont rectificador de 6 polsos a la seva entrada: variadors de velocitat o freqüència, rectificadors AC/DC, forns d'inducció… que la varietat de freqüències de sintonia propostes és significativament variada, movent-se generalment dins  un rang comprès entre els 170 i els 215 Hz (de p = 8,7 % a p = 5,4 %).

No obstant això, existeixen dues sintonies que predominen davant la resta, les corresponents a un factor de sobretensió de p = 7 % (freqüència de sintonia de 189 Hz en xarxes de 50 Hz) i a p = 5,67 % (freqüència de sintonia de 210 Hz en xarxes de 50 Hz).

Es podria deduir fàcilment de tot l'anterior que l'elecció d'un valor de p = 7 % o de p = 5,67 % hauria de ser indiferent, i que ambdues haurien de proporcionar el mateix resultat a efectes del seu comportament un cop connectades a la xarxa elèctrica, però això no és estrictament cert.

Els filtres de rebuig i el seu efecte en les instal·lacions.

Per realitzar l'argumentació d'aquest darrer comentari, efectuarem un breu repàs del principi de funcionament dels filtres de rebuig. Observant la gràfica d'impedància-freqüència d'un conjunt sèrie reactància-condensador con p = 7 % (Línia verda a la Fig. 1), veiem que ofereix la menor impedància a 189 Hz, mentre que el corresponent a p = 5,67 % (Línia vermella a la Fig. 1) ofereix la menor impedància a 210 Hz. En ambdós casos, la impedància augmenta paulatinament a tots dos costats d'aquesta, amb la particularitat, que la impedància és de caràcter capacitatiu en freqüències menors a 189 Hz, i de caràcter inductiu, per a freqüències superiors. És precisament aquest caràcter inductiu davant les freqüències harmòniques d'ordre 5 o superior el que evita la possibilitat de què es produeixi un fenomen de ressonància en algunes d'aquestes freqüències. Però, també constitueix un paràmetre clau per el correcte funcionament del filtre de rebuig, el valor d'aquesta impedància a les diferents freqüències harmòniques. Així, en aquesta impedància-freqüència de la Fig. 1 es pot veure amb claredat la diferència d'impedància de cada sintonia a la freqüència harmònica de 250 Hz que, recordem, és la predominant dels harmònics de tensió i/o freqüència presents en les xarxes elèctriques. Per a p = 5,67 %, el valor de la impedància és pràcticament la meitat que el valor per a p = 7 %.

Fig. 1 Gráfica impedancia-frecuencia de un filtro de rechazo con p = 7 % (189 Hz) y p = 5,67 % (210 Hz)

Fig. 1 Gràfica impedància-freqüència d'un filtre de rebuig amb p = 7 % (189 Hz) i p = 5,67 % (210 Hz)

Quina és la principal conseqüència d'aquesta diferencia d'impedància que presenten ambdues sintonies? És fàcil deduir que l'absorció de corrents harmònics presents a la xarxa serà superior per a p = 5,67 % que per a p = 7 %. Això podria entendre's com a beneficiós per a la instal·lació, si es deduís que llavors el nivell de corrent harmònic d'ordre 5 circulant aigües amunt del punt de connexió de la bateria a la xarxa seria inferior, comparat amb el que existiria amb una bateria de potència anàloga per sintonia tipus p = 7 %; però, tant l'experiència, com la pròpia realitat de la naturalesa de la majoria de xarxes, que s'allunya del que seria un comportament de xarxa ideal, donen com a resultat que aquesta percepció no sigui correcta en un elevat nombre d'ocasions.

L'ús de filtres passius d'harmònics és un tema que requereix sempre d'un mínim estudi previ, doncs el comportament d'aquests depèn de les característiques de la xarxa, per tant, la pretensió d'equiparar, en cert grau, l'ús d'un filtre sintonitzat a 210 Hz al que n'hi hauria un sintonitzat a uns 225 Hz, que és la freqüència habitual dels filtres d'absorció per a corrents harmònics d'ordre 5 en xarxes de 50 Hz, també hauria de tenir aquestes consideracions, i rarament això és així. En resum, és més imprevisible determinar el consum real de corrent harmònic que pot tenir una bateria amb filtres tipus p = 5,67 % que una idèntica amb tipus p = 7 %, instal·lades ambdues a la mateixa xarxa.

Altres efectes de la sintonia de filtratge.

Existeixen, a més, altres punts a tenir en compte. Un bàsic és el fet de què si de base, la de p = 5,67 % té un major consum de corrent harmònic,els seus elements, principalment la reactància i el condensador associat han d'estar dissenyats per suportar la sobrecàrrega, a nivell d'intensitat i de temperatura, que estaran sotmesos; i llavors apareix aquí una de les majors problemàtiques d'aquests filtres. En el cas particular de les reactàncies, aquestes, a igualtat de potència de p = 7 %, i, si simplement el criteri de disseny s'ha basat en aquest valor, el resultat és una reactància de menor mida i pes, o sigui, menor cost, i la mateixa temptació es pot aplicar als condensadors, en el sentit de que el valor de sobretensió al que es veuran sotmesos serà un 25 % menor que en cas de p = 7 %, i, per consegüent, es pot presentar com a justificat  fer servir condensadors de menor tensió nominal. En definitiva, existeix el risc de què la bateria hagi de suportar majors nivells de sobrecàrrega harmònica, amb elements de menor robustesa, fet que derivarà, inexorablement, en un més ràpid deteriorament en comparació amb l'anàloga de p = 7 %.

L'altre punt essencial a considerar, que en opinió de CIRCUTOR és el més rellevant, és la influencia de la capacitat dels condensadors en la sintonia del grup sèrie reactància-condensador, d'acord amb la fórmula de la Fig. 2.

Fig. 2 Fórmula per el càlcul de la freqüència de ressonància d'un circuit sèrie L-C

Fig. 2 Fórmula per el càlcul de la freqüència de ressonància d'un circuit sèrie L-C

És fàcil deduir que una disminució de la capacitat del condensador tindrà com a conseqüència l'augment de la freqüència de ressonància del conjunt. Els condensadors són elements que, ja sigui per les seves condicions d'ús (tensió, temperatura, cadència de maniobres de connexió,...), com per una pròpia degradació natural del polipropilè que forma el seu dielèctric, perden capacitat amb el temps. Una mateixa pèrdua de capacitat en un filtre de p = 5,67 % i en un de p = 7 % , implica que el primer s'acostarà molt més a la freqüència d'ordre 5 que el segon, i com més a prop es trobi, major absorció de corrent harmònic presentarà, major sobrecàrrega patirà, i acabarà derivant en un deteriorament més gran. Amb unes altres paraules, el marge de seguretat proporcionat davant aquest fenomen de pèrdua de capacitat és considerablement superior en un filtre con p = 7 %.

Conclusions per a la correcta elecció de les bateries de condensadors.

La conclusió és, en aquest cas clara, i no es una altra que la recomanació inequívoca per part de CIRCUTOR de l'ús de filtres amb p = 7 % en lloc de p = 5,67 %, en totes aquelles instal·lacions en què sigui necessària la seva aplicació degut al nivell de distorsió harmònica que presenten.

La finalitat d'aquesta recomanació no és una altra que  reduir l'evident risc de què una pèrdua en la capacitat del condensador generi l'aparició de seriosos problemes provocats per sobrecorrents en la bateria de condensadors, de manera prematura, permetent un major temps de reacció, a través de les pertinents accions de manteniment que sempre són aconsellables realitzar en qualsevol equip,es poden aplicar així les mesures correctives abans que el deteriorament sigui definitiu i, per consegüent, de pitjors conseqüències econòmiques.

circutor32x32

Contacte

CIRCUTOR, SA
Vial Sant Jordi s/n, 08232
Viladecavalls (Barcelona) Spain
Tel: (+34) 93 745 29 00
Fax (+34) 93 745 29 14

Servei d'Assistència Tècnica

(+34) 93 745 29 19

SAT