Corriente de irrupción alta en la conmutación de capacitores y formas de prevenirla.

¿Cómo evitar la alta corriente de irrupción en la conmutación de capacitores?

Introducción a la alta corriente de irrupción en la conmutación de capacitores

Las aplicaciones de conmutación de capacitancia no solo se limitan a las corrientes capacitivas, sino que tienen su implementación en el proceso de energización de bancos de capacitores, líneas aéreas y cables. Se sabe que la conmutación de los bancos de capacitores es la causa de un valor muy alto de voltaje transitorio a través de los contactos del disyuntor.

La conmutación capacitiva caracterizada comúnmente por la conmutación de corrientes de tasa baja a moderada en redes industriales o públicas, y por una tasa baja de aumento del voltaje de recuperación. Los nuevos interruptores automáticos (CB) que argumentan una larga vida mecánica y eléctrica sin mantenimiento parecen adaptarse mejor a este servicio de conmutación. El soplador de SF6 desarrollado recientemente se ha diseñado para un mejor rendimiento con menos interruptor por polo, pero obviamente no se puede lograr un escenario ideal. En circuitos de sistemas de potencia donde los disyuntores tienen amplias aplicaciones para evitar daños, desequilibrio de voltajes a lo largo de los terminales del disyuntor puede conducir a una alta corriente de entrada, por eso cualquier interrupción en la corriente capacitiva puede causar problemas en el dieléctrico utilizado para la conmutación de dispositivos. Los capacitores en el banco de capacitores pueden dañarse debido a la fuerte corriente de entrada .

En el sistema de potencia, muchos bancos de condensadores agrupados están presentes para regular el voltaje, para mejorar el PF (factor de potencia) y también los bancos de condensadores tienen mucha aplicación en la filtración de armónicos altos en el sistema general.

En el proceso de distribución del sistema de energía hay redes de cables que generan carga capacitiva. Cuando se produce una interrupción de corriente en el sistema, la carga capacitiva se carga y esta carga en los condensadores expone el circuito a dañarse por el reencendido del dieléctrico junto con la generación de una alta sobretensión.

Cuando una gran corriente de irrupción comienza a fluir a través de las subestaciones, el sistema se ve obligado a enfrentar las consecuencias que ocurren en el sistema de protección y también durante la conmutación cuando el voltaje presente en la línea comienza a oscilar a una frecuencia ligeramente baja. su magnitud llega a ser igual al doble del voltaje pico presente en el circuito que puede causar peligros severos. En este artículo se discutirá cómo podemos minimizar la alta corriente de irrupción y cuáles son las recomendaciones básicas para ello

Métodos para insertar condensadores a fin de evitar la corriente de entrada

Hay dos formas de colocar los capacitores de tal manera que la irrupción pueda minimizarse a insignificante. Ambos métodos se describen aquí uno por uno.

Un solo circuito de banco de capacitores

Primer escenario

Consideremos que el circuito anterior es un circuito monofásico y tiene elementos agrupados para un circuito capacitivo. Tiene un disyuntor que cierra sus contactos en cualquier interrupción, un capacitor y dos inductores presentes en el circuito suponiendo que la resistencia del circuito es aproximadamente cero y el valor del inductor L₁ es mayor que L₂ .

Hay un disyuntor presente en el circuito para definir la interrupción en el circuito. Esta forma de circuito se llama banco aislado de condensadores.

En este caso, la corriente depende de los parámetros del circuito y del estado inicial del circuito. Suponga que el capacitor se carga al voltaje v0 en el tiempo t0. La corriente se puede calcular a partir de la expresión;

Donde:
En este escenario, debido a la amortiguación, la corriente disminuirá y se establecerá la corriente general en el circuito.

Un circuito de banco de condensadores adosado

Segundo escenario:
Este escenario se conoce como conmutación capacitiva de banco a banco. Consideremos el diagrama correspondiente.

En este caso hay dos capacitores y dos inductores cuando el interruptor automático se cierra en interrupción si ocurre una ruptura dieléctrica en el punto b-b' (es decir, la diferencia de voltaje en dos contactos del interruptor automático), la expresión de la corriente se puede calcular como
Dónde:
En esta corriente puede ser alrededor de diez veces más que la corriente pico presente en el circuito pero esto la corriente solo puede afectar a un condensador (local) y el resto del sistema estará a salvo.

Pasos para evitar una alta corriente de irrupción

Aquí hay algunas recomendaciones para deshacerse de esta alta corriente de irrupción.

1. Debe haber una resistencia presente en el circuito, ya que la resistencia aumentará la corriente que se utilizará hasta cierto nivel.
2. Se puede colocar una reactancia extra en el sistema porque al colocar una reactancia extra habrá pérdidas de energía extra en el sistema junto con una reducción en los efectos de los capacitores.

Conmutación síncrona

Como sabemos que la ruptura del dieléctrico entre los contactos del disyuntor crea un alto sobrevoltaje, tenemos que eliminar este problema de forma permanente. Entonces, para eliminar el problema de sobrevoltaje alto, debe asegurarse de que cuando en cualquier situación de interrupción se cierre un interruptor automático, no debe haber diferencia de voltaje entre los contactos de CB.

No se puede alcanzar la situación ideal ya que el factor de más y menos siempre está presente, por lo que la conmutación síncrona es una de las soluciones. Por lo tanto, se ha fabricado un dispositivo con el nombre de interruptor de condensador SmartClose que puede convertir cualquier banco en un banco síncrono mediante el uso de sensores.

Características y funcionamiento de SmartClose Switch .

Tiene 6 sensores de voltaje que detectan la forma de onda del voltaje tanto en el lado del capacitor como en el lado de la fuente de cada interruptor. Un comando de cierre emitido por un controlador de banco de condensadores separado hace que el interruptor de condensador SmartClose cierre cada interruptor de forma independiente cuando la diferencia de voltaje en cada interruptor es cero, luego se emite un comando de cierre al SC (SmartClose) que iniciará el cierre de voltaje cero todo el circuito.

El controlador independiente de cada banco de condensadores decide cuándo se necesita el banco de condensadores; el interruptor SmartClose capta eso y lo hace todo mediante un cierre síncrono automático.