Cuando varios condensadores están conectados entre sí, forma un banco de condensadores. Se pueden conectar en serie o en paralelo. Un banco de condensadores tiene numerosas ventajas y aplicaciones. La mayoría de las veces, se utilizan para la compensación de potencia reactiva y la mejora del factor de potencia. La disposición de estos se puede hacer en subestaciones o plantas de energía. La unidad de capacitancia en Farads. Un banco de condensadores de menor escala se utiliza con frecuencia en edificios industriales, campus universitarios, grandes comunidades residenciales para mejorar el factor de potencia. La necesidad de mejorar el factor de potencia es muy crítica, ya que un factor de potencia bajo en un momento dado perturbaría el equilibrio de potencia entre las cercanías y también atraería sanciones de las compañías locales de distribución eléctrica.

Definición de banco de condensadores

Cuando un número de condensadores están conectados entre sí en serie o en paralelo, forma un banco de condensadores. Estos se utilizan para la compensación de potencia reactiva. La conexión del banco de condensadores a la red mejora la potencia reactiva y, por lo tanto, el factor de potencia.

Como se muestra en la figura, los capacitores están conectados en serie para mejorar el factor de potencia nominal. Diferentes materiales como papel, mica, etc. se utilizan para la fabricación de condensadores como materiales aislantes.

Símbolo de banco de condensadores

Este símbolo se usa a menudo en un diagrama de una sola línea de la subestación. El símbolo se muestra en la siguiente figura.

Como se muestra en la figura, un banco de condensadores se representa en estrella o delta connection.

Tipos de banco de condensadores

El banco de condensadores se clasifica como:

• Fundido externamente: Para este tipo de conexión, cada unidad de fusible está conectada externamente al banco de condensadores. Esto ayuda a salvar el banco de condensadores de fallas como sobretensión,temperatura, etc. sin interrupción de la operación.
• Fundido internamente: En este tipo, el fusible se mantiene dentro de la carcasa del banco de condensadores. Dado que la protección no puede proporcionarse sin interrupción, dichos bancos se utilizan para bancos de condensadores de baja calificación. La desventaja de tal arreglo es que, en cualquier caso de falla, toda la unidad tiene que ser reemplazada.
• Fusible menos-Esta unidad no tiene fusible colocado junto con el banco. Estas unidades se utilizan para clasificaciones y especificaciones bajas donde la unidad se puede reemplazar fácilmente.

Cálculo del banco de condensadores

El cálculo es una característica importante que debe tenerse en cuenta al diseñar una subestación o comunidad residencial. Los pasos involucrados en el cálculo son los siguientes.

Para calcular la calificación del banco, debemos tener los siguientes datos disponibles de forma directa o indirecta. El primero es el factor de potencia. El factor de potencia actual debe calcularse para conocer el factor de potencia deseado. Esto se puede hacer utilizando un medidor de factor de potencia. El medidor de factor de potencia es un instrumento que mide el factor de potencia cos ø en función de la carga y el consumo de energía activa.

Basado en los consumos de potencia activa y reactiva, el factor de potencia se puede calcular como

Epi y Eqi son los valores de potencia activa y reactiva respectivamente. Estos valores se miden inicialmente o al comienzo de un ciclo. El ciclo se refiere a un período, puede ser de un día o de unas pocas horas. Del mismo modo, Epf y Eqf son los valores de potencia activa y reactiva al final del ciclo. Una vez que obtenemos estos cuatro valores, podemos calcular el valor inicial del factor de potencia.

Una vez que se conoce el valor actual del factor de potencia, lo siguiente es conocer el factor de potencia deseado. Ese es el factor de potencia que queremos obtener. Deje que el valor inicial sea cos φ1 y el valor deseado sea cos φ2. A partir de los valores iniciales y finales del factor de potencia, la potencia activa P se puede evaluar como se muestra en la siguiente figura

Como se muestra en la figura, φ1 es el factor de potencia inicial ángulo y φ2 es el ángulo del factor de potencia final. A partir de estos dos, se puede evaluar la potencia activa P. Después de evaluar P, la potencia reactiva requerida se puede calcular como

Qc = KP

Donde ‘Qc’ es la potencia requerida del banco, P es la potencia activa de la carga y K es constante. Para evaluar la constante se sigue una tabla de factores de potencia.

De la tabla anterior, a partir de los valores iniciales y finales del factor de potencia, se evalúa la constante K y se calcula la calificación requerida.

Ejemplo

Encuentre la clasificación del banco de condensadores requerido para una planta con una clasificación de 300 W, 400 V. El ángulo inicial del factor de potencia es Cos φ1 = 0.75 y el deseado es Cos φ2 = 0.9.

De la tabla, se puede ver que con el factor de potencia inicial 0.75 y el factor de potencia deseado 0.9, la constante K es 0.398. Por lo tanto, la potencia reactiva requerida del banco para mejorar el factor de potencia de 0,75 a 0,9 es 0,398*300= 119,4 KVar.

Banco de condensadores en una subestación

Como hemos visto, un papel importante de esto es mejorar el factor de potencia. Para esta aplicación, estos bancos se instalan en subestaciones. Una serie de condensadores están conectados en serie para mejorar el perfil de voltaje también. Como se puede ver en el ángulo del factor de potencia anterior, al instalar este banco, la corriente del condensador, que también se conoce como corriente de carga, siempre lidera con el voltaje.

Al agregar el banco de condensadores, la corriente conduce el voltaje, por lo tanto, el ángulo del factor de potencia se reduce. La reducción del ángulo del factor de potencia implica una mejora del factor de potencia. Esto se vuelve muy importante, ya que también proporciona compensación de potencia reactiva. La compensación de potencia reactiva es el otro resultado de la mejora del factor de potencia.

La instalación de cargas inductivas en el lado de carga exige más potencia reactiva. Dado que las cargas inductivas consumen potencia reactiva para crear el flujo magnético requerido. Más la naturaleza inductiva de la carga más es el requisito de potencia reactiva. En otras palabras, las cargas inductivas consumen potencia reactiva. A medida que se consume la potencia reactiva, la carga se retrasa más y, por lo tanto, el factor de potencia disminuye. El consumo de potencia reactiva causa un desequilibrio en el consumo de energía y, por lo tanto, causa más pérdidas. Esto aumentaría la carga de la planta.

Instalar esto ayudará a inyectar energía reactiva en el sistema. A medida que se inyecta potencia reactiva, mejora el equilibrio de potencia y, por lo tanto, reduce las pérdidas. También ayuda a mejorar la eficiencia de la planta.

Especificación del banco de condensadores

Hemos visto que un banco de condensadores se utiliza para mejorar el factor de potencia y la compensación de potencia reactiva en una subestación. Como el papel de este banco es muy importante, es crítico para ver que el banco se mantiene bien. Además, hay que ver qué parámetros de este banco deben especificarse para instalarlo en la subestación.

Las especificaciones importantes son

• Clasificación de voltaje: La clasificación de voltaje de esto está diseñada hasta el 110% de la tensión máxima normal del sistema y el 120% de la tensión RMS normal del sistema. Esta clasificación ayuda al banco a mantener picos de voltaje y voltajes de sobretensión.
• Clasificación KVaR de la Unidad de condensador: En función del factor de potencia inicial y el factor de potencia deseado, se calcula la clasificación de potencia reactiva de este. Se garantiza que con esta clasificación se inyecta suficiente potencia reactiva en el sistema.
• Clasificación de temperatura: Para mantener la temperatura ambiente y un aumento de la temperatura debido a la luz solar, se calcula la clasificación de temperatura de este banco. Al considerar la clasificación de temperatura, se deben considerar todos estos factores. Un factor más importante es el aumento de la temperatura debido a las pérdidas.
• Nivel de aislamiento básico: Al igual que cualquier medio aislante, también se considera el medio aislante de estos bancos. El nivel de aislamiento es un factor importante. Otros dispositivos en los que también se tiene en cuenta este parámetro son los aisladores aéreos, los aceites de transformador, etc.
• Niveles de Corriente Nominal.
• Tiempo de descarga / voltaje en segundo/voltaje
• Diagrama de cableado monofásico y trifásico

Banco de condensadores de 3 fases

El diagrama de cableado del banco de condensadores trifásico se muestra a continuación.

Como se muestra en la figura anterior, se han conectado 2 bancos de condensadores a la red. Todos están conectados en delta. En el delta, la tensión de línea es igual a la tensión de fase. Esto ayuda a mejorar el factor de potencia.

Aplicaciones

A continuación se enumeran algunas de las aplicaciones importantes del banco de condensadores

• Compensación de potencia reactiva
• Mejora del factor de potencia
• Bypass de ruido
• Mejora del perfil de voltaje
• Almacenamiento de energía
• Mejora de la calidad de la energía

Preguntas frecuentes

1). ¿Por qué usamos un banco de condensadores en una subestación?

Se utilizan para la compensación de potencia reactiva y la corrección del factor de potencia.

2). ¿Un banco de condensadores ahorrará electricidad?

Sí, la instalación de un banco de condensadores mejora el factor de potencia. Menos factor de potencia causa más pérdidas y atrae multas de la junta de electricidad local. Así que instalando esto podemos ahorrar electricidad.

3). ¿Cuál es el propósito del banco de condensadores?

Se utiliza para la corrección del factor de potencia y la compensación de potencia reactiva.

4). ¿Qué sucede si conecto un condensador a la carga del generador?

Tanto los condensadores como los generadores inyectan potencia reactiva en el sistema. Por lo tanto, conectar un condensador a la carga del generador aumenta el nivel de potencia reactiva. Esto también puede causar inestabilidad. Para ello se utilizan reactores de derivación que consumen un exceso de potencia reactiva.

5). ¿Cómo pruebo un condensador con un multímetro?

La capacitancia de un condensador se puede medir usando un multímetro. Para esto, necesitamos poner el rango del medidor en alta ohm valor tal que, se puede medir la capacitancia en faradios.

Por lo tanto, hemos visto el propósito, el funcionamiento, las conexiones y las aplicaciones del banco de condensadores. Los bancos de condensadores son uno de los dispositivos más prácticos requeridos no solo en subestaciones, sino también en establecimientos residenciales e industrias. Dos aspectos interesantes con respecto a esto se dejan al lector para que reflexione. Uno es ¿cuál es la ubicación ideal del banco de condensadores? Significa que dónde debe colocarse el banco, al principio de la planta, o a mitad de camino o punto final. El otro aspecto es ¿podemos controlar la capacitancia del banco de condensadores? En caso afirmativo, qué dispositivos auxiliares deberíamos usar para ello.