La compensación de energía reactiva en una empresa puede reducir significativamente el consumo de electricidad, reducir la carga en las redes de cable y transformadores, extendiendo así su vida útil.
Como saben, los principales consumidores de electricidad en las empresas industriales son los receptores inductivos como motores eléctricos asíncronos, transformadores, unidades de inducción, etc. El funcionamiento de estos receptores está asociado al consumo de energía reactiva para la creación de campos electromagnéticos.
La presencia de potencia reactiva es un factor desfavorable para el conjunto de la red
Como resultado:
Un indicador del consumo de energía reactiva es el factor de potencia (PF), numéricamente igual al coseno del ángulo (ɸ) entre la corriente y el voltaje. El consumo de energía del consumidor se define como la relación entre la potencia activa consumida y la potencia total realmente extraída de la red, es decir: COS(ɸ)=Р/S. Este coeficiente se suele utilizar para caracterizar el nivel de potencia reactiva de motores, generadores y la red empresarial en su conjunto. Cuanto más cercano esté el valor COS(ɸ) a la unidad, menor será la proporción de potencia reactiva extraída de la red.
Para aumentar el factor de potencia se utilizan condensadores de potencia y unidades de condensadores, que son las fuentes de potencia reactiva más rentables.
Un aumento de CM se soluciona conectando baterías de condensadores a la red, produciendo energía reactiva en cantidad suficiente para compensar la potencia reactiva que surge en la carga.
El método de compensación más ventajoso está determinado por las condiciones específicas de una empresa determinada, y su elección se basa en cálculos técnicos y económicos y recomendaciones de nuestros especialistas. Como regla general, la compensación debe realizarse en la misma red (al mismo voltaje) a la que está conectado el consumidor, lo que garantiza pérdidas mínimas.
Nuestra Empresa ofrece una gama completa de servicios, A CONCIERTO:
Dependiendo de las necesidades del Cliente se pueden fabricar instalaciones tanto para instalación interior como exterior. Además, es posible la instalación de unidades dentro de un contenedor de bloques aislado.
Para empresas con cargas que cambian rápidamente (empresas con una gran cantidad de equipos de elevación y transporte, potentes equipos de soldadura, etc.), ofrecemos unidades de condensadores de tiristores que proporcionan conmutación de etapas de condensadores con un retraso de no más de 20 ms.
Para desarrollar una solución técnica óptima, ofrecemos mediciones in situ de los parámetros de calidad de la energía en la red empresarial. Si es necesario, nuestros ingenieros llevarán a cabo la supervisión de la instalación del equipo, así como cualquier mantenimiento y reparación en garantía y posgarantía.
Una energía y potencia demasiado altas, o como también se les llama, reactivas, contribuyen a un deterioro significativo en el funcionamiento de las redes y sistemas eléctricos. Proponemos considerar en nuestro artículo cómo se llevan a cabo la compensación automática de potencia reactiva (RPC) y la sobrecompensación en redes de empresas, apartamentos y en la vida cotidiana.
Cuanta más energía se necesita, mayor es el nivel de consumo de combustible. Y esto no siempre está justificado. La compensación de energía, es decir, su cálculo correcto, permitirá ahorrar hasta el 50% del combustible consumido en las redes industriales de distribución de energía en producción, y en algunos casos incluso más.
Debe comprender que cuantos más recursos se gasten en la producción, mayor será el precio del producto final. Si es posible reducir el costo de fabricación de un producto, un fabricante o empresario podrá reducir su precio, atrayendo así a clientes y consumidores potenciales.
Como ejemplo claro, vea un par de diagramas a continuación. mi Estos vectores transmiten visualmente el efecto completo de la instalación.
Diagrama antes de la operación de instalación.
Diagrama después de la instalación. Además, también nos libramos de pérdidas en las redes eléctricas, lo que tiene el siguiente efecto:
Circuito convertidor general En la mayoría de los casos, cuando se utiliza un motor asíncrono trifásico se consume energía y potencia reactivas, y aquí es donde más se necesita compensación. Según los últimos datos: el 40% lo consumen motores (a partir de 10 kW), el 30% transformadores, el 10% convertidores y rectificadores, el 8% consumo de iluminación.
Para reducir este indicador se utilizan dispositivos o instalaciones condensadoras. Pero existe una gran cantidad de subtipos de estos aparatos eléctricos. ¿Qué tipos de unidades condensadoras existen y cómo funcionan?
Vídeo: ¿Qué es la compensación de potencia reactiva y por qué es necesaria?
Para compensar energía y potencia reactiva con baterías de condensadores y motores síncronos será necesaria una instalación ahorradora de energía. La mayoría de las veces, estos dispositivos se utilizan con un relé, aunque en su lugar se puede instalar un contactor o un tiristor. Los dispositivos de relé de compensación de arco se utilizan en casa. Pero si la compensación de la energía reactiva y la potencia se lleva a cabo en las fábricas, en los transformadores (donde hay una carga asimétrica), entonces es mucho más conveniente utilizar dispositivos de tiristores.
En algunos casos, es posible utilizar dispositivos combinados, estos son dispositivos que operan simultáneamente a través de un convertidor lineal y un relé.
Cómo ayudará el uso de la configuración:
Primero necesitará un diagrama de funcionamiento de la red eléctrica y documentos del PUE, que se utilizarán para tomar una decisión sobre la compensación de energía y potencia reactiva del EAF. A continuación se requiere un cálculo económico:
A continuación, es necesario generar parte de la energía inmediatamente en el punto donde ingresa a la red mediante un generador. Esto se llama compensación centralizada. También se puede realizar mediante instalaciones cos, electric, schneider, tg.
Pero también existe la compensación individual monofásica de energía y potencia reactiva (o transversal), su precio es mucho menor. En este caso, los dispositivos de control ordenados (condensadores) se instalan directamente en cada consumidor de energía. Esta es la solución óptima si se controla un motor trifásico o un accionamiento eléctrico. Pero este tipo de compensación tiene un inconveniente importante: no es ajustable y, por lo tanto, también se le llama no regulado o no lineal.
Los compensadores estáticos o tiristores funcionan mediante inducción mutua. En este caso, la conmutación se realiza mediante dos o más tiristores. El método más sencillo y seguro, pero su importante inconveniente es que los armónicos se generan manualmente, lo que complica notablemente el proceso de instalación.
La compensación longitudinal se realiza mediante el método del varistor o descargador.
Compensación de potencia reactiva longitudinal El proceso en sí se produce debido a la presencia de resonancia, que se forma debido a la dirección de las cargas inductivas entre sí. Esta tecnología y teoría de la compensación de potencia se utiliza, por ejemplo, en motores a reacción y de tracción, en la fabricación de acero o en máquinas herramienta. Armónicos, y también se denomina artificial.
Existe una gran cantidad de fabricantes y tipos de instalaciones de condensadores:
Su costo varía según la organización; para obtener información más precisa y completa, visite el foro donde se analiza la compensación de potencia reactiva.
Instalación de condensadores (KU, o UKRM - instalación de compensación de potencia reactiva): según la normativa vigente, se trata de una instalación eléctrica formada por condensadores y equipos eléctricos auxiliares relacionados (regulador de potencia reactiva, contactores, fusibles, etc.).
Dependiendo del lugar donde se instale el intercambiador de calor se distinguen los siguientes tipos de compensación: centralizado en el lado alto (a), centralizado en el lado bajo (b), grupal (c) e individual (d)(ver imagen a continuación).
Los métodos más comunes para compensar la potencia reactiva del suministro de energía a las empresas industriales son las opciones de compensación grupal para la colocación combinada de unidades de condensadores;
La determinación de las soluciones más ventajosas para elegir un método de compensación de potencia reactiva se realiza sobre la base de cálculos técnicos y económicos, estudios exhaustivos de las condiciones de producción, factores de diseño, etc.
Al elegir la ubicación de una instalación de condensadores en una red de distribución, es necesario tener en cuenta su efecto sobre el régimen de voltaje y la cantidad de pérdidas de energía en la red. Como regla general, la compensación de potencia reactiva debe realizarse en la misma red (a la misma tensión) donde se consume, con mínimas pérdidas de energía y, en consecuencia, menores potencias del transformador.
Dependiendo de los requisitos de las características del equipo y la complejidad del control, el KRM puede ser de los siguientes tipos:
El circuito utiliza uno o más condensadores para proporcionar un nivel constante de compensación. La gestión puede ser:
Los condensadores están conectados:
Este tipo de compensación prevé el mantenimiento automático de un cos φ determinado regulando la cantidad de energía reactiva generada de acuerdo con los cambios de carga.
Los equipos KRM se instalan y conectan en aquellos lugares de la instalación eléctrica donde los cambios en la potencia activa y reactiva son relativamente grandes, por ejemplo:
La compensación no regulada se utiliza cuando es necesario compensar una potencia reactiva que no excede el 15% de la potencia nominal de la fuente de alimentación del transformador. Si se requiere una compensación superior al 15% se recomienda instalar una batería de condensadores con regulación automática.
El control generalmente se lleva a cabo mediante un dispositivo electrónico (controlador de potencia reactiva) que monitorea el factor de potencia real y emite comandos para conectar o desconectar capacitores para lograr un factor determinado. De este modo, la energía reactiva se regula por pasos. Además, el controlador de potencia reactiva proporciona información sobre las características de la red eléctrica (amplitud de tensión, nivel de distorsión, factor de potencia, potencia activa y reactiva real) y el estado del equipo.
En caso de mal funcionamiento, se generan señales de alarma. La conexión suele realizarse mediante contactores. Para conmutar condensadores de forma rápida y frecuente al compensar cargas muy variables, se deben utilizar interruptores semiconductores.
Este tipo de PFC se utiliza para evitar fluctuaciones de voltaje en redes con cargas cambiantes. El principio de compensación dinámica es que, junto con un banco de condensadores no regulados, se utiliza un compensador electrónico de potencia reactiva, que proporciona un avance o retraso de las corrientes reactivas con respecto al voltaje. El resultado es una compensación variable de acción rápida, muy adecuada para cargas como ascensores, trituradoras, soldadoras por puntos, etc.
Las instalaciones de condensadores deben seleccionarse teniendo en cuenta las condiciones de funcionamiento durante toda la vida útil de los componentes, principalmente condensadores y contactores.
Las condiciones de funcionamiento tienen un impacto significativo en la vida útil de los condensadores.
Se deben tener en cuenta los siguientes parámetros:
Dependiendo de la amplitud de los armónicos en la red eléctrica se utilizan varias configuraciones de dispositivos PFC:
Los condensadores forman parte de cualquier instalación de compensación de potencia reactiva (no regulada o automática) y se utilizan para ajustar el factor de potencia de consumidores inductivos (transformadores, motores eléctricos, rectificadores) en redes eléctricas para tensiones de hasta 660 V.
La compensación de potencia reactiva más popular consiste en una carcasa cilíndrica de aluminio, dentro de la cual se montan tres condensadores monofásicos, conectados en forma delta (ver Fig. opción a). La conexión se realiza a través de tres terminales. También hay modelos (por ejemplo de Legrand) con seis terminales (ver Fig. opción b) que permiten conectar el contactor a un espacio en triángulo. Lo que a su vez le permite utilizar un contactor de menor potencia.
El cuerpo del capacitor contiene un dieléctrico con tres capas de polipropileno metalizado con aluminio y zinc. Este recubrimiento proporciona un bajo nivel de pérdidas y una alta resistencia a altas corrientes de pulso, y también promueve la autocuración del condensador en caso de avería. Dependiendo de la tensión de funcionamiento, la película de polipropileno tiene diferentes espesores. En este caso, las capas de metalización actúan como conductores de corriente (es decir, placas) y el polipropileno es un dieléctrico. Después de completar las operaciones tecnológicas necesarias y pasar el control de calidad, los elementos capacitivos (rollos) se colocan en cajas cilíndricas de aluminio y se rellenan con resina de poliuretano, que no es tóxica y tiene altas propiedades ambientales.
El material de partida para la producción de condensadores es la película de polipropileno. Al comienzo del proceso tecnológico, se produce la metalización de la película de polipropileno para formar una capa conductora de 10 a 50 nm de espesor a partir de una mezcla de zinc y aluminio. El uso de un material con las características especificadas permite conseguir un efecto de autorreparación en caso de rotura dieléctrica entre las placas del condensador. En este caso, la energía eléctrica evapora el metal alrededor de la zona dañada y evita así un cortocircuito. La pérdida de capacitancia durante este proceso es bastante insignificante (alrededor de 100 pF). La capacidad de autorreparación garantiza una alta confiabilidad operativa y una larga vida útil del capacitor. Para minimizar la pérdida dieléctrica tangente, se aplican dos capas de recubrimiento de zinc, que se denomina borde unido con zinc, a los extremos de las secciones del capacitor. Esto asegura un contacto más estrecho entre los cables del capacitor y la sección del capacitor.
Protección contra sobrepresiónPara garantizar la protección de los elementos internos del condensador, la mayoría de los fabricantes utilizan un seccionador incorporado que se activa cuando se produce un exceso de presión. El objetivo del dispositivo es interrumpir la corriente de cortocircuito cuando el condensador llega al final de su vida útil y no puede recuperarse posteriormente. Este dispositivo rompe el circuito eléctrico del condensador utilizando la presión interna que se produce durante la destrucción de la película por el sobrecalentamiento provocado por la corriente de cortocircuito.
Dado que el voltaje afecta directamente la potencia reactiva del capacitor, las empresas ofrecen líneas de capacitores con diferentes voltajes nominales Un: 400, 440, 460, 480, 525V.
En redes de 380 V, con parámetros de voltaje de red estables, se recomienda utilizar condensadores con Un - 400 V; en este caso, el uso de condensadores con Un - 440 V y superiores no es práctico, ya que la potencia nominal se reduce significativamente (factores de corrección aproximados 230 V); - 1,74 / 440V - 0,91 / 480V - 0,83 / 525V - 0,76)
Según la norma EN-60831.1-2, los condensadores a frecuencia industrial deben soportar una tensión de l,10*Un (1,10*400 = 440V) durante al menos 8 horas al día. En los casos en que el aumento de tensión de la red persista durante más de 8 horas, es necesario utilizar condensadores con Un - 440V. El uso de este tipo de condensador garantiza un funcionamiento confiable en una red con mayor voltaje y un aumento en la vida útil del capacitor.
Después de desconectar el condensador de la red, todavía queda tensión residual en sus terminales, lo que supone un peligro para el personal operativo. Para eliminar esto, todos los condensadores trifásicos están equipados con resistencias de descarga, que reducen el nivel de voltaje a menos de 75 V en 3 minutos.
Para garantizar una refrigeración natural fiable, la distancia entre las baterías de condensadores debe ser: 2,5 - 25 kVAr, al menos 25 mm. 30 - 50 kVAr no menos de 50 mm.
Los fusibles forman parte de cualquier instalación de compensación de potencia reactiva (no regulada o automática) y se utilizan para proteger contra cortocircuitos. Los fusibles más utilizados son los de formato NH.
Las bobinas de choque trifásicas están diseñadas para funcionar como parte de instalaciones de condensadores, están conectadas en serie con condensadores y se utilizan como dispositivo de filtrado y protección contra la influencia de armónicos más altos en la red del consumidor y en el condensador. A medida que aumenta la frecuencia del voltaje aplicado al capacitor, su resistencia disminuye, por lo que se utilizan bobinas de choque, que junto con el capacitor forman un circuito que se sintoniza a la frecuencia armónica y la suprime. La frecuencia de resonancia de dicho circuito debe
ser inferior a la frecuencia de los armónicos más bajos presentes en la red eléctrica. En presencia de armónicos con frecuencias superiores a la frecuencia del circuito formado por el condensador y el inductor, no se produce resonancia.
Los valores estándar del coeficiente de desafinación son 5,67%, 7% y 14% en frecuencias de resonancia de 210,189 y 134 Hz en redes con una frecuencia nominal de 50 Hz. Con tales valores estándar de cantidades en una red trifásica y una carga simétrica, es posible eliminar los armónicos de orden 5 (250 Hz) y superiores. Esto evita resonancias entre la reactancia inductiva y los capacitores trifásicos incluidos para la corrección del factor de potencia y evita la sobrecarga de las baterías de capacitores.
A menudo, los aceleradores están equipados con un relé térmico bimetálico, que está integrado en el devanado central y tiene salidas a terminales separados. El sensor de relé se activa a temperaturas superiores a 90°C.
Todo tipo de unidades condensadoras para compensación de potencia reactiva son necesarias para estabilizar el funcionamiento de las redes eléctricas y reducir posibles pérdidas de energía. Este equipo incluye baterías de condensadores estáticos (SCB). Cada BSC consta de condensadores coseno conectados en serie paralela en forma de estrella o triángulo. La batería está equipada con reactores limitadores de corriente, que son necesarios para regular la corriente cuando se enciende. Para protección, se utiliza un interruptor de cabeza o un transformador de voltaje.
Gracias a este proceso, es posible reducir significativamente la carga en:
Al reducir la distorsión de la forma de onda de resistencia, se mejora la calidad de la energía del usuario final y la vida útil de todos los equipos. ¿Pero de dónde viene la interferencia en el suministro actual y de dónde surge la necesidad de compensación?
En todas las grandes redes eléctricas surgen dos tipos de resistencia:
La potencia total se genera teniendo en cuenta estas dos cargas. Esta dependencia se muestra con más detalle en la siguiente imagen.
Cuando el voltaje se vuelve negativo y la corriente se vuelve positiva y viceversa, se produce un cambio de fase en la corriente. En este momento la energía fluye en sentido contrario hacia el generador, aunque debería ir a la carga. En este caso, la energía eléctrica fluctúa desde la carga hasta el generador y viceversa, en lugar de moverse a través de la red. La potencia que se produce durante este proceso se llama potencia reactiva. Esta energía genera un campo magnético, que también ejerce una tensión adicional sobre los campos de fuerza.
Para establecer la potencia total de la red, es necesario determinar ambos componentes: activo y reactivo. El valor se calcula en función del factor de potencia, o coeficiente, que es cosφ, el coseno del ángulo que aparece entre las curvas de los componentes activo y reactivo.
La energía activa se utiliza para convertirla en energía térmica, mecánica y otras formas útiles de energía. El reactivo no es adecuado para estos fines, pero sin él es imposible el funcionamiento de transformadores, generadores y otros equipos cuyo funcionamiento se basa en las propiedades del campo electromagnético. Las organizaciones de suministro de electricidad suministran solo cargas activas, porque la reactancia suministra:
Lo más conveniente es generar la parte reactiva directamente del consumidor, de lo contrario el usuario tendrá que pagar dos veces el suministro de electricidad. La primera vez es para el suministro de la parte activa y la segunda vez para el suministro de la parte reactiva. Además, este doble suministro requerirá equipo adicional. Para evitar esta situación se utilizan unidades de compensación de potencia reactiva con condensadores.
¡Importante! La instalación de compensación de potencia reactiva (RPC) hace más que solo ahorrar energía. En las empresas industriales de Rusia, el potencial de ahorro de energía es sólo del 13 al 15% del consumo total.
El nivel de electricidad consumida en una empresa cambia constantemente, es decir, cosφ puede aumentar o disminuir. Por tanto, cuanto mayor sea el factor de potencia, mayor será el componente activo y viceversa. Para regular este proceso se necesitan unidades de condensadores que puedan compensar el componente reactivo.
Los condensadores sobre los que está construido este equipo de compensación mantienen el valor de tensión en un nivel determinado. La corriente en los condensadores, a diferencia de la inductancia, funciona de manera líder. Por tanto, los condensadores actúan como equipos de desplazamiento de fase.
Todas las instalaciones de condensadores para compensación de potencia reactiva se dividen en reguladas y no reguladas. La principal desventaja de este último es que con un cambio significativo en la carga y el factor de potencia, es posible una sobrecompensación. Si existe la posibilidad de un aumento significativo de cosφ en el circuito, no se recomienda utilizar un PFC no regulado.
Los dispositivos regulados son capaces de operar en modo dinámico, monitorear y rastrear lecturas para su posterior análisis. El controlador incluido en este equipo monitorea y calcula varios indicadores directamente en el sitio:
Si el valor obtenido difiere del estándar, el regulador conecta o desconecta determinados condensadores incluidos en la instalación del compensador. El uso de este equipo permite controlar completamente el nivel de suministro de electricidad en empresas con una gran cantidad de dispositivos con diferentes propósitos. Esto es especialmente importante si es bastante difícil rastrear con precisión cómo cambia el componente reactivo en la red. El principio general de compensación permite no instalar equipos separados para cada dispositivo con un componente reactivo.
A pesar de que lo más conveniente es compensar el componente reactivo directamente en el consumidor para mejorar la calidad de la electricidad suministrada, las primeras instalaciones se utilizan en subestaciones. Esto permite aliviar la red y ahorrar ya entre un 10 y un 20% de energía. Por lo tanto, en las subestaciones de 0,4 kV, los usuarios pasan de fases sobrecargadas a fases subcargadas.
Para suscriptores no industriales, es casi imposible alinear cualitativamente las fases utilizando solo una unidad de capacitor. Esto es especialmente cierto para edificios residenciales con cargas monofásicas. Aquí se realiza una compensación en cada fase y además se utilizan filtros cuya capacidad se puede cambiar automáticamente.
La tensión nominal de las unidades de condensadores puede ser muy diferente. En las subestaciones se utilizan equipos de alto voltaje de 6, 10, 35 kV. Los dispositivos de bajo voltaje de 0,4-0,66 kV se utilizan directamente sobre las cargas. Debido a su alta velocidad, los dispositivos de bajo voltaje pueden estabilizar no solo la potencia reactiva constante sino también la intermitente.
En general, la compensación de potencia reactiva consta de 2 etapas:
Anteriormente, prácticamente no se tenían en cuenta los problemas de ahorro energético entre los pequeños consumidores. Se creía que el componente reactivo afecta únicamente al funcionamiento de grandes empresas que utilizan hornos de inducción, motores asíncronos, transformadores reductores y otros dispositivos.
Pero recientemente, la cantidad de equipos transformadores y estabilizadores utilizados en el entorno social ha aumentado significativamente. Los convertidores de semiconductores empeoran la forma de la onda de corriente, lo que afecta negativamente el funcionamiento de otros dispositivos. Pero hasta ahora los dispositivos KRM casi nunca se utilizan para consumidores domésticos.
