DETALLES CONSTRUCTIVOS PARA BANCOS DE CAPACITORES PARA MEJORAR FACTOR POTENCIA DEFINICIÓN DE UN CAPACITOR Los Los capa capaci cito torres son son equi equipo pos s capa capace ces s de acum acumul ular ar elec electr tric icid idad ad;; está están n constituidos básicamente por dos placas conductoras colocadas frontalmente en paralelo y separadas por un medio cualquiera aislante, que puede ser aire, papel, plástico, etc. En las caras externas de estas placas se conecta una fuen fuente te de tens tensió ión n que que gene genera ra un camp campo o elec electr tros ostá táti tico co en el espa espaci cio o comprendido entre las dos placas. El generador generador G podría podría ser una batería o un generador generador cualquiera cualquiera de corriente corriente continua o de corriente alterna, las placas paralelas se denominan electrodos, las líneas líneas de uo uo entre entre las placas placas parale paralelas las son imagin imaginari arias, as, el materi material al aislante colocado entre las placas paralelas se denomina diel!ctrico, la energía electrostática queda acumulada entre las placas y en menor intensidad en su "ecindad. #i una determ determina inada da tensió tensión n $ %"olts %"olts&& se aplic aplica a entre entre las placa placas s parale paralelas las separadas por una distancia de d %m&, la intensidad del campo el!ctrico se puede calcular por medio de la ecuación. E
=
V D
'onde( E ) *ntensidad del campo el!ctrico %$+m&. $ ) ensión %$&. d ) 'istancia %m&. La unidad que mide la capacidad de carga - de un capacitor es el arad, de modo que / arad es la capacidad de carga el!ctrica de un capacitor cuando una carga el!ctrica de /coulomb %0.12x/3/4 electrones& está almacenada en el medio el!ctrico bao una tensión aplicada de /$ entre las terminales de placas paralelas. Los capacitores son e"aluados por la cantidad de carga el!ctrica que es capa5 de almacenar en su campo y está dada por la ecuación.
C
=
Q V
'onde( - ) -apacidad del capacitor %&. $ ) ensión aplicada %$&.
COMPENSACIÓN DE DE POTENCIA REACTIVA REACTIVA MEDIANTE MEDIANTE BANCOS DE CAPACITORES Este Este m!to m!todo do es el que que se util utili5 i5a a en la actu actual alid idad ad en la mayo mayorí ría a de las las instalaciones industriales dado que es más económico y permite una mayor exibilidad. #e pueden fabricar en con6guraciones distintas. #in embargo son muy sensibles a las armónicas presentes en la red, los bancos de capacitores ele"an el factor de potencia, con lo cual aumenta la potencia transmitida por la línea porque no necesita conducir la potencia reacti"a. 7-89 'E :8E-*7 Es la relación de la potencia acti"a : con la potencia aparente #, es decir la proporción de potencia que se transforma en trabao
carga. carga. =ao =ao condicion condiciones es de tensiones tensiones y corrie corrientes ntes
senoidales el factor de potencia es igual al -os %>&, tal y como se mostró en el análisis del riangulo de :otencia, de la cual se obtu"o la ecuación 0. En un circ circui uito to trif trifás ásic ico o equi equili libr brad ado o la pote potenc ncia ia acti acti"a "a %:&, %:&, reac reacti ti"a "a %?& %?& y aparente %#& se expresan como( P=3 VICos ∅
Q= 3 VISen ∅ S =3 VI =√ P P
2
2
+( Q )
7 continuación se presenta el diagrama "ectorial de potencias, para una carga inducti"a(
'onde( $ ) ensión fase@neutro %$&. * ) -orriente de fase %7&.
MÉTODOS DE COMPENSACIÓN DE POTENCIA REACTIVA En la operac operación ión de los sistemas sistemas el!ctric el!ctricos os de poten potencia cia de alta alta tensió tensión n se presentan, de "e5 en cuando, situaciones tales como una demanda anormal de reacti"os, esto es, que dicAa demanda sobrepasa la aportación que de ellos Aacen algunos algunos elementos elementos de la red, obligand obligando o a los generadores generadores a baar su factor de potencia para suministrar los reacti"os complementarios. El obeti"o de la compensación reacti"a es que la potencia aparente sea lo más parecida posible a la potencia acti"a.
COMPENSACIÓN DE DE POTENCIA REACTIVA REACTIVA MEDIANTE MEDIANTE BANCOS DE CAPACITORES Este Este m!to m!todo do es el que que se util utili5 i5a a en la actu actual alid idad ad en la mayo mayorí ría a de las las instalaciones industriales dado que es más económico y permite una mayor exibilidad. #e pueden fabricar en con6guraciones distintas. #in embargo son muy sensibles a las armónicas presentes en la red, los bancos de capacitores
ele"an el factor de potencia, con lo cual aumenta la potencia transmitida por la línea porque no necesita conducir la potencia reacti"a.
CONEXIÓN DE LOS BANCOS DE CAPACITORES CAPACITORES Los capacitores instalados, se pueden conectar en cualquiera de las conexiones trifásicas clásicas que son( Estrella sólidamente aterri5ada, estrella con neutro otante y delta.
CONE CONEXI XIÓN ÓN ESTR ESTRELL ELLA A A TIER TIERRA RA CON CON NEUT NEUTRO RO SÓLI SÓLIDA DAME MENT NTE E CONECTADO A TIERRA.
En esta conexión, el "oltae de las unidades capaciti"as debe ser igual o mayor que que el "olt "olta ae e de fase fase a neut neutrro del del sist sistem ema a al cual cual se "an "an a cone conect ctar ar.. ormalmen ormalmente te esta conexión conexión se usa en sistemas sistemas de distribuci distribución, ón, en rangos rangos de tensiones Aasta BC.2 D$. La capacidad del banco en D$7r se selecciona de manera que proporcione la potencia reacti"a deseada en el sistema. -ada fase en este tipo de conexión está formada por grupos de unidades capaciti"as conectadas en serie paralelo para dar el "alor de potencia deseado a&, en este tipo de arreglos generalmente se adopta una protección por fusibles para cada unidad capaciti"a, sin embargo existe tambi!n la posibilidad de proteger a las unidades capaciti"as por grupo, esta opción se usa generalmente en sistemas
de distribución con compensación de baa capacidad.
La conexión estrella con neutro sólidamente aterri5ado, tiene la "entaa de permitir un balanceo de fases más fácil que en otras conexiones, sin embargo en estos arreglos, se presenta el problema de que la falla en una unidad capaciti"a presenta una sobretensión en el resto de las unidades del arreglo, someti!ndolas a mayores esfuer5os diel!ctricos.
CONEXIÓN ESTRELLA CON NEUTRO FLOTANTE. FLOTANTE. Este tipo de conexión se usa es sistemas de media tensión o mayores, presenta la "enta "entaa a de e"it e"itar ar en form forma a impo import rtan ante te la pres presen enci cia a de transi transito tori rios os de sobretensión y permite tambi!n una meor protección contra sobrecorriente; en cambio, tiene el problema de desbalance de "oltae, que Aace que apare5can tensiones al neutro, por lo que es necesario incorporar una protección contra sobretensiones al neutro. En la 6gura 13, se muestra la protección para este tipo de arreglo.
CONEXIÓN DELTA. En esta conexión se usa generalmente en baa tensión %033 $olts o menos& en moto motore res s el!c el!ctr tric icos os ó carg cargas as de "alo "alorr simi simila lar, r, tien tiene e la "ent "enta aa a sobr sobre e las las conexiones en estrella de que no presenta problemas de desbalance y tambi!n aísla las corrientes armónicas.
PARTES PRINCIPALES DE UN CAPACITOR DE POTENCIA Las partes principales de un capacitor de potencia, son las que se mencionan a continuación( •
-aa o carca5a( Esta caa o carca5a tiene la función de contener la parte acti"a del capacitor, está construida de placa de acero con un espesor adecu adecuado ado al "olume "olumen n del capac capacito itor, r, la caa caa contie contiene ne las siguie siguiente ntes s partes( a& :laca de características. En esta placa deben estar contenidos todos los datos característicos para la identi6cación del capacitor, como son( su potencia nominal en D$7r, la tensión nominal de operación, su capacitancia, la frecuencia a que opera, su peso o masa, el ni"el básico de aislamiento, la fecAa de fabricación, etc. b& Los aisladores. -orresponden a las terminales externas de las unidades capaciti"as. c& GancA GancAos os en oal oales es para para le"a le"ant ntam amie ient nto. o. #on #on usado usados s para para le"antar la unidad capaciti"a d& #oportes para 6ación. #e utili5an para 6ar la unidad capaciti"a en su estructura de montae.
•
7rmad 7rmadura( ura( Está const constitu ituida ida por Aoas Aoas de alumin aluminio io enrol enrollad ladas as con el diel!ctrico,
como
se
muestra
en
la
6gura
/,
con
espesores
comprendidos entre B y 0 µm y patrón de pure5a de alta calidad, con el obeti"o de mantener en baos ni"eles las p!rdidas diel!ctricas y las •
capacitancias nominales del proyecto. proyecto. 'iel!ctri 'iel!ctrico. co. 7ctualmente 7ctualmente existen existen dos tipos básicos de capacito capacitores res en cuanto a su medio diel!ctrico( a& -apa -apaci cito torres del del tipo tipo auto autore rege gene nera rabl ble. e. #on #on aque aquell llos os cuyo cuyo diel!ctrico está formado por una 6na capa de película de polipropileno esencial, asociada mucAas "eces, una capa de papel diel!ctrico %papel Fra Fraft& con con alred lreded edo or de /4
µm
de espe espeso sorr. Es nece necesa sari rio o que que los los
componentes diel!ctricos est!n constituidos de material seleccionado y de alta alta cali calida dad, d, para para no inu inuen enci ciar ar nega negati ti"a "ame ment nte e las las p!r p!rdida didas s diel!ctricas. b& -apaci -apacitor tores es de tipo tipo impre impregna gnado do.. Están Están consti constitui tuidos dos por por una sustancia impregnante que se trata a continuación.
•
Líqu Líquid ido o
de
impr impreg egna naci ción ón..
Los Los
fabr fabric ican ante tes s
de
capa capaci cito torres
usan usan
normalmente una sustancia biodegradable con una estructura molecular constituida por carbono e Aidrógeno %Aidrocarbonato %Aidrocarbonato aromático sint!tico& que no es agresi"o con el medio ambiente. •
9esistor de descarga. descarga. -uando se retira la tensión de las terminales de un capacitor, la carga el!ctrica almacenada necesita ser daada para que la tensión resultante sea eliminada, e"itándose de esta manera situaciones peligrosas de contacto con las referidas terminales.
:ara que esto sea posible, se inserta entre las terminales un resistor, con la 6nali 6nalida dad d de tran transf sfor orma marr en p!rd p!rdid idas as Houl Houle e la ener energí gía a alma almace cena nada da en el diel!ctrico, reduciendo a 2$ el ni"el de tensión en un tiempo menor a /3 minuto minutos s para para capaci capacitor tores es en media media tensió tensión; n; y menor menor que B minuto minutos s para para capacitores de baa tensión. Este dispositi"o de descarga se puede instalar en forma interna o externa al capacitor, siendo más com
