Calidad de Energia Condensadores-9na Sesion

1Calidad de Energa Elctrica

Banco de Condensadores

Ing. Wilmer Berrospi

Docente ISTP Escuela Superior

Reconocer los diferentes eventos que alteran la calidad del servicio elctrico.

Estudiar el impacto los efectos de los eventos en los equipos elctricos

Calidad de Energa Elctrica

OBJETIVOS

2CALIDAD DE = CALIDAD DELENERGIA PRODUCTO

Es un trmino utilizado para definir el estndar de calidad quedebe tener el suministro de electricidad (en corriente alterna) enlas instalaciones elctricas asociadas a la:

Tensin o voltaje constante

Forma de onda sinusoidal

Frecuencia constante


PARMETROS PERTURBACIONES

TENSIN Variaciones de tensin, se acepta el 5% de la tensinnominal

FRECUENCIA Variaciones sostenidas de frecuencia

PERTURBACIONES

Armnicas THD no mayor al 8%

Flicker


3 EN DNDE PUEDE ORIGINARSE LA MALA CALIDAD DE ENERGA?

1. En la acometida de la red elctrica que alimenta la instalacin por deficiencias en el suministro.

2. En la propia instalacin del usuario.


QUINES CAUSAN ESTAS DEFICIENCIAS?

Los causantes son los equipos de consumo o las cargas no lineales (generalmente constituidos por componentes electrnicos), como PCs, TVs, variadores de frecuencia, fluorescentes compactos, etc.



INTRODUCCION


INTRODUCCION


DEFINICIN DE UN PROBLEMA DE CALIDAD DE POTENCIA

Cualquier perturbacin que se manifieste en tensin o corriente o las desviaciones de frecuencia que tengan como resultado un fallo o mala operacin de un equipo

R.C. Dugan, M.F. McGranaghan, H.W.. Beaty Electrical Power Systems Quality McGraw-Hill 1996


PARMETROS ASOCIADOS A LA CALIDAD DE ONDA


COMPARATIVO DE PERTURBACIONES

QU PROBLEMAS ORIGINAN?

Generacin de corrientes armnicas.

Fugas de corrientes en la red de tierra.

Variaciones de voltaje.


7DIFERENTES TIPOS DE CARGAS Y FORMAS DE ONDA

Type of Load Typical WaveformCurrentDistortion

Single PhasePower Supply

0 10 20 30 40

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Time (mS)

Current 80%

(high 3rd)

Semiconverter

0 10 20 30 40

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Time (mS)

Current high 2nd,3rd,

4th at partialloads

6 Pulse Converter,capacitive smoothing,no series inductance

0 10 20 30 40

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Time (mS)

Current

80%

6 Pulse Converter,capacitive smoothing

with series inductance > 3%,or dc drive

0 10 20 30 40

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Time (mS)

Current

40%

6 Pulse Converterwith large inductorfor current smoothing

0 10 20 30 40

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Time (mS)

Current

28%

12 Pulse Converter

0 10 20 30 40

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Time (mS)

Current

15%

ac VoltageRegulator

0 10 20 30 40

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Time (mS)

Current varies with

firing angle

FluorescentLighting 17%Lmpara Fluorescente

Regulador de Tensin a.c.

Convertidor de Pulso 12

Convertidor de Pulso 6 con inductor

grande para suavizar la carga

Convertidor de Pulso 6 capacitivo

con inductancia en serie > 3%

Convertidor de Pulso 6 capacitivo sin

inductancia en serie

Semiconvertidor

Suministro de energa monofsico

Tipo de cargaDistorsin de

corriente

Vara con

el ngulo

Forma tpica de la onda


QU ES UNA ARMNICA?

Son las ondas de frecuencia enteras o mltiplos de nmeros enteros de las frecuencias fundamentales, que dan lugar a una seal distorsionada no sinusoidal.


8PROBLEMAS QUE ORIGINAN LAS ARMNICAS

Operacin errtica del equipo computarizado.

Sobrecalentamiento del equipo y los conductores.

Falla prematura de los equipos.

Mal funcionamiento de equipos de control, proteccin, medida y telecomunicacin.


SOLUCIONES A LOS PROBLEMAS DE ARMNICAS

Mantener baja la impedancia elctrica.

Preparar el circuito para asimilar el contenido de armnicas.

Balancear correctamente las cargas en los conductores/fases.


9EFECTOS DE LAS CORRIENTES ARMNICAS

Resonancia proveniente de los condensadores decompensacin reactiva (que mejoran el factor de potencia).

Los condensadores aumentan la distorsin del sistema y

contribuyen a producir el fenmeno de resonancia logrando

colapsar condensadores o transformadores.

SOLUCIN : Instalar filtros


EFECTOS DE LAS CORRIENTES ARMNICAS

Incremento de prdidas en conductores y transformadores

Se debe al incremento de las corrientes armnicas que se

suman a la fundamental

Errores de Instrumentos

Afectan severamente la lectura de los instrumentos.


10

0.00

0.30

0.60

0.90

1.20

1.50

0 300 600 900 1200 1500

N o Capac ito rs

Impedance,

F requency (H z)

Capacito rs

Resonance

Point

CONDICIONES DE RESONANCIA SIN Y CON BANCO DE CONDENSADORES DE 1200 KVAR EN SERVICIO

0.00

0.30

0.60

0.90

1.20

1.50

0 300 600 900 1200 1500

2400 kva rC ap Bank

2032 kva r4 .7 th F il te r

Impedance,

F requency (H z)

1200 kva rC ap Bank

EFECTO DEL FILTRO DE ARMONICOS EN LA FRECUENCIA DE RESONANCIA


REGULACIN DEL VOLTAJE

La mala regulacin del voltaje afecta principalmente a lasluminarias y a los motores elctricos.

Las variaciones tpicas de voltaje son:

Pico de alto voltaje.

Cadas de voltaje.

Parpadeo de voltaje.


11

REGULACIN DEL VOLTAJE

Soluciones a estos problemas

Circuitos independientes para equipos electrnicos. Empleo de conductores de ptima dimensin. Compensacin del factor de potencia. Sistema de conexin a tierra con un buen diseo y

mantenimiento. Instalacin de eliminadores de sobretensin para proteccin

de reas claves.


Phase A (50 Amps)

Phase B (50 Amps)

Phase C (57 Amps)

Neutral (82 Amps)

Electronic

Loads

CORRIENTE DE FASE Y CORRIENTE DE NEUTRO EN UN CIRCUITO QUE ALIMENTA CARGAS ELECTRNICAS


12

EJEMPLOS DE PROBLEMA Y SOLUCIONESCASO CONDUCTOR NEUTRO SOBRECARGADO

Cuando las cargas electrnicas 1 se alimentan de un sistema 3 (de 4conductores), las corrientes del neutro (In) aumentan.

En circuitos 3 con cargas lineales, la In es una funcin del balance decargas y generalmente es de valor pequeo.

Por ejemplo, si tenemos cargas electrnicas con presencia de la 3raarmnica (aprox, 70% de la fundamental) y asumimos cargasbalanceadas y de iguales caractersticas, entonces la Irms de fase y la Irmsneutral sern:

I fase = ( I12 + I2

2 ) 1/2 = ( 1,02 + 0,72 ) 1/2 = 1,22I neutro = ( I3 + I3 + I3 ) = 2,10I neutro/I fase = 2,10/1,22 = 1,72


CASO CONDUCTOR NEUTRO SOBRECARGADO

Lo que significa que el conductor neutro no debe ser subdimensionado.

En la siguiente figura se observa como la corriente en el neutro se incrementa segn el incremento de las cargas no lineales como una fraccin de la carga total.

rms Neutral Current in pu of rms Phase Current

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Electronic Load (% of Total Load)

Neutral Current


13

CASO CONDUCTOR NEUTRO SOBRECARGADO

SOLUCIONES Incremento de la seccin del conductor neutro. Doble conductor neutro. Conductor neutro con cada fase. Transformador zig-zag en el lado de carga del conductor neutro afectado. Filtros en serie para bloquear corrientes armnicas de 3er orden.

Si se utiliza equipos donde la 3ra armnica es menor al 30% de la fundamental,entonces:

I fase = ( I12 + I2

2 ) 1/2 = ( 1,02 + 0,32 ) 1/2 = 1,04I neutro = ( I3 + I3 + I3 ) = 0,90I neutro/I fase = 0,90/1,04 = 0,87

Dimensionar el conductor neutro = conductor de fase !


CALENTAMIENTO DEL TRANSFORMADOR

Los transformadores no estn diseados especficamente para alimentar cargasno lineales que obligan a contabilizar prdidas adicionales causadas por lasarmnicas. Las prdidas relevantes son:

a) Las proporcionales a la resistencia de los arrollamientos y a la suma al cuadradode las corrientes fundamental y armnicas.

b) Por corrientes parsitas que son proporcionales al cuadrado de la corrientearmnica y al cuadrado del orden de la armnica.

Por lo tanto la capacidad de un transformador se reduce por la presencia dearmnicas en el sistema.


14


Ejemplo:

La figura ilustra como los transformadores que alimentan cargastotalmente electrnicas pueden tener una capacidad menor al 50% de suvalor nominal.

Transformer Capability After Derating For Electronic Load

Switched Mode Power Supply Load (Percent Overall Load)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%



SOLUCIONES

Uso de transformadores con un factor k es suficiente para eltipo de cargas que sern alimentadas.

Filtros pasivos o activos en el lado de carga del transformador.

Transformador zig-zag o filtro de bloqueo para limitar lacomponente armnica de secuencia cero (tercera armnica).


15

Factor de Potencia

Factor de potencia

El factor de potencia se define como el cociente de la

relacin de la potencia activa entre la potencia

aparente; esto es:

Comnmente, el factor de potencia es un trmino

utilizado para describir la cantidad de energa elctrica

que se ha convertido en trabajo.

S

PFP =

16

Factor de potencia

El valor ideal del factor de potencia es 1, esto indica que

toda la energa consumida por los aparatos ha sido

transformada en trabajo.

Por el contrario, un factor de potencia menor a la unidad

significa un mayor consumo de energa necesaria para

producir un trabajo til.

Tipos de potenciaPotencia efectiva

La potencia efectiva o real es la que en el proceso de

transformacin de la energa elctrica se aprovecha

como trabajo.

Unidades: Watts (W)

Smbolo: P

17

Tipos de potenciaPotencia reactiva

La potencia reactiva es la encargada de generar el

campo magntico que requieren para su funcionamiento

los equipos inductivos como los motores y

transformadores.

Unidades: VAR

Smbolo: Q

Tipos de potencia Potencia aparente

La potencia aparente es la suma geomtrica de las potencias efectiva y reactiva; es decir:

Unidades: VA

Smbolo: S

18

El tringulo de potencias

Potencia activa P

Potencia reactiva Q

Potencia aparente S

El ngulo

En electrotecnia, el ngulo nos indica si las seales

de voltaje y corriente se encuentran en fase.

Dependiendo del tipo de carga, el factor de potencia

puede ser:

adelantado

retrasado

igual a 1.

)( CosFP =

19

El tringulo de potencias

De la figura se observa:

Por lo tanto,

CosS

P=

CosFP =

P

S

Q

Tipos de cargasCargas resistivas

En las cargas resistivas como las lmparas

incandescentes, el voltaje y la corriente estn en fase.

Por lo tanto,

En este caso, se tiene un factor de potencia unitario.

0=

20

Tipos de cargas Cargas inductivas

En las cargas inductivas como los motores y

transformadores, la corriente se encuentra retrasada

respecto al voltaje.

Por lo tanto,

En este caso se tiene un factor de potencia retrasado.

0

21

Diagramas fasoriales del voltaje

y la corriente

Segn el tipo de carga, se tienen los siguientes

diagramas:

V

I V

I

V

I

CargaResistiva

CargaInductiva

CargaCapacitiva

El bajo factor de potencia

Causas:

Para producir un trabajo, las cargas elctricas requieren

de un cierto consumo de energa.

Cuando este consumo es en su mayora energa reactiva,

el valor del ngulo se incrementa y disminuye el

factor de potencia.

22

El bajo factor de potencia

FP=Cos

0 1

30 0.866

60 0.5

90 0

2

3

1

Factor de potencia VS ngulo

V

I

Problemas por bajo factor de potencia

Problemas tcnicos:

Mayor consumo de corriente.

Aumento de las prdidas en conductores.

Sobrecarga de transformadores, generadores y lneas de

distribucin.

Incremento de las cadas de voltaje.

23


Prdidas en un conductor VS factor de potencia

1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4FP

kW

9

6

3

0


Problemas econmicos:

Incremento de la facturacin elctrica por mayor

consumo de corriente.

Penalizacin de hasta un 120 % del costo de la

facturacin.

CFE

LFC

24

Beneficios por corregir el factor de potencia

Beneficios en los equipos:

Disminucin de las prdidas en conductores.

Reduccin de las cadas de tensin.

Aumento de la disponibilidad de potencia de

transformadores, lneas y generadores.

Incremento de la vida til de las instalaciones.

Beneficios por corregir el factor de potencia

Beneficios econmicos:

Reduccin de los costos por facturacin elctrica.

Eliminacin del cargo por bajo factor de potencia.

Bonificacin de hasta un 2.5 % de la facturacin cuando

se tenga factor de potencia mayor a 0.9

25

Compensacin del factor de potencia

Las cargas inductivas requieren potencia reactiva para su

funcionamiento.

Esta demanda de reactivos se puede reducir e incluso

anular si se colocan capacitores en paralelo con la carga.

Cuando se reduce la potencia reactiva, se mejora el

factor de potencia.


2

1LQ

Q

CQ

P

1S

2S

26


En la figura anterior se tiene:

es la demanda de reactivos de un motor y la potenciaaparente correspondiente.

es el suministro de reactivos del capacitor de compensacin

La compensacin de reactivos no afecta el consumo de potencia activa,por lo que es constante.

LQ

CQ

1S

P


Como efecto del empleo de los capacitores, el valor del ngulo

se reduce a

La potencia aparente tambin disminuye, tomando el valor de

Al disminuir el valor del ngulo se incrementa el factor de

potencia.

21

1S 2S

27


Corrientetotal

Corrienteactiva

Corrientereactiva

Corrientetotal

Corrienteactiva

Capacitores

Corrientereactiva

Motor de induccinsin compensacin

Motor de induccincon capacitores de compensacin

Mtodos de compensacin

Son tres los tipos de compensacin en paralelo

ms empleados:

a) Compensacin individual

b) Compensacin en grupo

c) Compensacin central

28

Compensacin individual

Aplicaciones y ventajas

Los capacitores son instalados por cada carga inductiva.

El arrancador para el motor sirve como un interruptor

para el capacitor.

El uso de un arrancador proporciona control

semiautomtico para los capacitores.

Los capacitores son puestos en servicio slo cuando el

motor est trabajando.


Desventajas

El costo de varios capacitores por separado es mayor

que el de un capacitor individual de valor equivalente.

Existe subutilizacin para aquellos capacitores que no

son usados con frecuencia.

29


Diagrama de conexin

arrancador

M

C

Compensacin en grupo

Aplicaciones y ventajas

Se utiliza cuando se tiene un grupo de cargas inductivas

de igual potencia y que operan simultneamente.

La compensacin se hace por medio de un banco de

capacitores en comn.

Los bancos de capacitores pueden ser instalados en el

centro de control de motores.

30


Desventajas

La sobrecarga no se reduce en las lneas de alimentacin

principales


Diagrama de conexin

arrancador

M

arrancador

M

C

31

Compensacin central

Caractersticas y ventajas

Es la solucin ms general para corregir el factor de

potencia.

El banco de capacitores se conecta en la acometida de la

instalacin.

Es de fcil supervisin.

Compensacin central

Desventajas

Se requiere de un regulador automtico del banco para

compensar segn las necesidades de cada momento.

La sobrecarga no se reduce en la fuente principal ni en

las lneas de distribucin.

32

Compensacin central

Diagrama de conexin

C

Clculo de los kVARs del capacitor

De la figura siguiente se tiene:

Como:

Por facilidad,

QQQ Lc =

TanPQ *=

)( 21 TanTanPQc =

KPQc *=

2

1LQ

Q

CQ

P

1S

2S

33

Clculo de los kVARs del capacitor: Coeficiente K

FP d e s e a d o

FP actual 0.8 0.85 0.9 0.95 1

0.3 2.43 2.56 2.695 2.851 3.180.4 1.541 1.672 1.807 1.963 2.2910.5 0.982 1.112 1.248 1.403 1.7320.6 0.583 0.714 0.849 1.005 1.3330.7 0.27 0.4 0.536 0.692 1.020.8 0.13 0.266 0.421 0.750.9 0.156 0.484

Ejemplo

Se tiene un motor trifsico de 20 kW operando a 440 V, con unfactor de potencia de 0.7, si la energa se entrega a travs de un

alimentador con una resistencia total de 0.166 Ohms calcular:

a) La potencia aparente y el consumo de corriente

b) Las prdidas en el cable alimentador

c) La potencia en kVAR del capacitor que es necesario para corregir el F.P. a 0.9

d) Repetir los incisos a) y b) para el nuevo factor de potencia

e) La energa anual ahorrada en el alimentador si el motor opera 600 h/mes

34

Solucin (1/3)

a) La corriente y la potencia aparente

b) Las prdidas en el alimentador

AV

WI _49.37

7.0*440*3

000,201 ==

kVAAVS

IVS

_571.2849.37*440*3

**3

1 ==

=

WPerd

IRPerd

_70049.37*166.0*3

**3

2

1

2

==

=

==FPV

P

CosV

PI

**3**3

Solucin

c) Los kVAR del capacitor

Nos referimos a la tabla del coeficiente K

y se escoge el valor que est dado por

el valor actual del FP y el valor deseado:

d.1) La corriente y la potencia aparente

kVARkWQ

KPQ

C

C

_72.10536.0*20

*

==

=

kVAAVS _22.2216.29*440*32 ==

AV

WI _16.29

9.0*440*3

000,202 ==

35

Solucin

d.2) Las prdidas en el alimentador

e) Energa anual ahorrada

La reduccin de las prdidas:

La energa ahorrada al ao:

Considerando a $ 0.122 por kWh, se tienen $ 242.88 de ahorro tan slo en el alimentador

WPerd _45.42316.29*166.0*3 22 ==

kWhmesesmeshW

E _8.19901000

12*/600*55.276==

=

1000

_12*/* mesesmeshrsPE

WP _55.27645.423700 === 21 PerdPerdP

Ejemplo correccin factor de potencia

Potencia Reactiva (kVAR)requeridos para elevar el FP a:Mes

Demanda(kW)

Factor depotencia FP

0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.00

Enero 315 0.8888 12 34 57 84 117 193Febrero 294 0.7894 103 123 145 170 201 272Marzo 293 0.8583 40 60 82 107 138 208Abril 298 0.9249 -26 -5 17 42 74 146Mayo 326 0.9321 -37 -15 10 38 72 151Junio 328 0.9218 -25 -2 22 50 85 164Julio 322 0.8898 11 33 57 85 119 197Agosto 329 0.9021 -2 21 45 73 108 187septiembre 326 0.8237 79 102 126 154 188 267Octubre 333 0.8893 12 35 60 88 123 204Noviembre 321 0.8930 8 30 54 81 115 193Diciembre 321 0.9044 -5 17 42 69 103 180

FP promedio = 0.8848

Calcular porcentaje de bonificacin con un FP deseado de 0.98

36

Potencia reactiva (kVAR)

Potencia reactiva:

Potencia aparente (kVA)

Potencia activa (kW)

Potencia reactiva (kVAR)

kW

kVAR=tg

tg*kWkVAR =

CosFP = FPCos 1=

( )FPCoskWkVAR 1tg* =

= kW

kVAR1tg

Compensacin del FPPotencia reactiva requerida

Potencia reactiva requerida para elevar el FP1 a un FP2

( ) ( )[ ]2111 costgcostg FPFPkWkVAR =Correccin de potencia reactiva debida al voltaje

V1 = Voltaje de lnea

V2 = Voltaje de diseo banco de capacitores

2

1

2

=

V

VkVARkVAR totales

37

Ejemplo: Compensacin del FP

Datos: Facto r de po tenc iaDem anda(kW ) Actu a l (FP 1) D eseado (FP 2)

315 0 .8888 0 .9600

Potencia reactiva requerida

( ) ( )[ ] 719600.0costg8888.0costg315 11 == kVARCorreccin de potencia reactiva debida al voltaje

84

480

440

712=

=totaleskVAR

V1 = 440 Volts (voltaje de lnea)

V2 = 480 Volts (voltaje de diseo banco de capacitores)

Ejemplo: Compensacin del FP

Calculo del porcentaje de penalizacin con un factor de potencia promedio anual de 0.8848

%2.1 100 0.9800

0.9 1

4

1 (%) nBonificaci =

=

1.110010.8848

0.9

5

3(%)nPenalizaci =

=

Calculo del porcentaje de bonificacin por mejorar el FP a 0.98

Nota: Los cargos o bonificaciones econmicas se determinan al multiplicar la suma de los cargos por demanda y consumo de energa, multiplicados por los porcentajes de penalizacin o bonificacin, segn sea el caso

38

Consideraciones del FP

Cargos y bonificaciones mximas

FP = 0.30 Penalizacin mxima 120%

FP = 1.00 Bonificacin mxima 2.5%

Compensacin individual de transformadores

De acuerdo con las normas tcnicas para instalaciones elctricas, la

potencia reactiva (kVAR) de los capacitores, no debe exceder al 10%

de la potencia nominal del transformador

Consideraciones del FP

Compensacin individual de motores

Generalmente no se aplica para motores menores a 10 KW

Rango del capacitor

En base a tablas con valores normalizados, o bien,

multiplicar los hp del motor por 1/3

el 40% de la potencia en kW

39

Para que sirven los Bcos. de Capacitores?

Mejora el FP. (Penalizaciones y bonificaciones)

Incrementa el voltaje de un sistema elctrico (Mejora la regulacin de voltaje).

Reduce las prdidas por efecto Joule.

Incrementa el FP de los generadores.

Incrementa la capacidad disponible de: cables, transformadores y generadores.

Incrementa la capacidad disponible en Turbinas.

Capacitores en Sistemas de Cogeneracin

En algunos pases como EU, los sistemas de cogeneracin de 100 kW o menores se han hecho muy comunes.

Estos sistemas operan en paralelo con la ca. suministradora de energa (por horarios o en forma continua).

Para potencias menores a 100 kW es preferible utilizar generadores de induccin sobre los sncronos.

Ventajas: Fcil instalacin. No requieren de complicados sistemas de control de sincronizacin de

potencia reactiva.

Fcil sincronizacin con el sistema de suministro. En proyectos de varias unidades es mas sencillo la interaccin entre ellos. No requiere de una fuente de excitacin externa. Menos costoso en potencias menores a 500 kW.

40

Cuidado en la Seleccin del Banco de Capacitores

Para determinar la capacidad adecuada es necesario tomar en cuenta:

El factor de potencia real de operacin del generador en vaco.

El factor de potencia real de operacin del generador bajo carga.

El voltaje real de operacin del sistema.

El contenido armnico. (Evitar resonancia).

La potencia reactiva de los bancos de capacitores ya instalados (si es que existen).

Auto-Excitacin

Este fenmeno es provocado cuando en la lnea de suministro se presenta una falla y el generador se queda operando en conjunto con el capacitor.

Bajo esta condicin el voltaje en el sistema puede ser excesivo y causar daos en los equipos.

Es importante que el sistema de generacin cuente con las protecciones adecuadas de voltaje y frecuencia, de tal forma que al presentarse una condicin de auto-excitacin se mande el disparo de la unidad.

La mayora de las unidades de generacin cuentan con equipos de proteccin microprocesados que al momento de detectar variaciones en voltaje y/o frecuencia peligrosas mandan el disparo de la unidad. (Interrupcin en la lnea de suministro).

Los capacitores deben de estar diseados para operar bajo un retardo de tiempo cuando existe una interrupcin.

41

Ejemplo de Aplicacin

Se tiene una Planta Industrial que cuenta con un grupo turbina-generador de 1,250 kVA, que alimenta una carga total de 1,000 kW con un FP de 0.80. Debido a una ampliacin se requiere adicionar una carga de 170 kW con un FP de 0.85.

Cul es la capacidad de los bancos de capacitores necesaria para evitar que la turbina-generador trabajen bajo una condicin de sobrecarga?.

Ejemplo de AplicacinCarga actual del sistema.

P = 1,000 kW

Q = 1,000 x tan ((acos(0.8)) = 750 kVAR

kVA = ((1,000)2 + (750)2)1/2 = 1,250 kVA

La carga adicional:

P = 170 kW

Q = 170 x tan ((acos(0.85)) = 105 kVAR

Entonces la Potencia Total que deber suministrar la Turbina-generador es de:

Ptot = 1,000 + 170 = 1,170 kW

Qtot = 750 + 150 = 855 kVAR

El FP mnimo para que la Turbina-Generador no se sobrecarguen es:

FPfut = 1,170 / 1,250 = 0.935

42

Ejemplo de AplicacinPara ello se requiere que la potencia reactiva futura sea de:

Q = 1,170 x tan ((acos(0.935)) = 444 kVAR

Por lo que la potencia reactiva necesaria para evitar la sobrecarga de la unidad es de:

Qnec = 885 444 = 411 kVAR

KW

KVA2

KVA1

KVAR1

KVAR2

KVARcap

Bancos automticos de capacitores Cuenta con un regulador de VARS que mantiene el FP prefijado, ya sea

mediante la conexin o desconexin de capacitores conforme sea

necesario

Pueden suministrar potencia reactiva de acuerdo a los siguientes

requerimientos:

constantes

variables

instantneos

Se evitan sobrevoltajes en el sistema

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Bancos automticos de capacitores Elementos de los bancos automticos:

Capacitores fijos en diferentes cantidades y potencias reactivas (kVAR)

Relevador de factor de potencia

Contactores

Fusibles limitadores de corriente

Interruptor ternomagntico general

Los bancos de capacitores pueden ser fabricados en cualquier No. De

pasos hasta 27 (pasos estandar 5,7,11 y 15)

Bancos automticos de capacitores

El valor de los capacitores fijos depende del No. De pasos previamente seleccionado, as como, de la cantidad

necesaria en kVARs para compensar el FP a 1.0

A mayor No. de pasos, el ajuste es ms fino, dado que cada paso del capacitor es ms pequeo, permitiendo lograr un

valor ms cercano a 1.0, no obstante ocasiona un mayor

costo

La conmutacin de los contactores y sus capacitores individuales es controlada por un regulador (vrmetro)

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Esquema de un banco automtico de capacitores

Conclusiones

Un banco de capacitores bien aplicado nos puede traer grandes beneficios desde el punto

de vista de la confiabilidad de un sistema hacindolo mas robusto mejorando la

regulacin de voltaje y por ende la calidad de la energa, adems de lograr incrementar la

capacidad disponible de los equipos conectados.

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Calidad de Energia Condensadores-9na Sesion