Proteções do banco de capacitores

A corrente dos fusíveis de proteção deve ser selecionada como I_f≅2In.

O relé 51 deve ser definido com um atraso de 0,1 segundos entre 4-6In (proteção contra curto-circuito)

O relé 50 deve ser definido com um atraso de 4 segundos para 1.3In (proteção de sobrecarga)

Recomenda-se que o relé 50N seja definido com um atraso de 4 segundos na configuração de 0,05In (proteção de sobrecarga)

O valor do resistor R (kΩ) necessário para ser conectado ao capacitor para diminuir a tensão da bateria do capacitor com uma capacitância de C (μF) para menos de 75 V após 10 minutos (600 segundos), pode ser calculado como abaixo:

 

Cálculo da corrente de pico (I_C) quando uma única bateria é conectada ao circuito

• - U: Tensão de fase neutra (V)
• - Xc: reatância capacitiva de fase neutra (Ω)
• - XL: Reatância indutiva total entre as baterias (Ω)
• - Q; Q_1; Q_2: Potência da bateria (kVAr)
• - S_SC: Energia de curto-circuito (kVA) no ponto onde os capacitores estão conectados
• - I_N: Corrente nominal (A_rms) da bateria
• - I_SC: Corrente de curto-circuito (A_rms) no ponto onde o banco de capacitores está conectado

 

O valor do indutor a ser conectado em série com o capacitor para limitar a corrente de inrush até I_C ≤100I_N:

Exemplo:

Dado que:

Q=200 kVAr U=5000 V f-f

S=1000 kVA Z=5%

Corrente de energização I_C =I_N √(2 S_SC/Q)

I_N=Q/(√3.U)=200/(√3 x5)=23 A_rms

S_SC=S/Z_SC =1000/(5/100)=20.000 kVA

I_C=23√(2 20.000/200)=325 A menor que 100 x 23 A

Não é necessário reator de corrente de partida.

 

Cálculo da corrente de energização (I_C) quando (n+1) o número de baterias de capacitores são conectados em paralelo:

 

Quando (n) número de baterias estiver energizado, (n+1)ª etapa será energizada.

 

Q (kVAr): Potência de uma bateria de etapa única

U (kV): tensão da rede (fase a fase)

ω (rad/s): 2πf

C (μF): Capacitância do capacitor

I (μH/m): Indutância de barras e cabos entre as baterias

f_r (Hz): Frequência de ressonância

L (μH): reator de partida conectado em série à bateria

I_C (A): o valor de pico da corrente de carga inicial

I_N (A_rms): corrente nominal da bateria

 

Q =U^2.C.ω= √3.U.I_N

I_C= √(2/3)U.n/(n+1).√(C/I)

f_r=1/(2π√(I.C))

 

O reator necessário para satisfazer a expressão I_C≤100I_N :

L (μH)=(2,10^6)/3 x Q/(2πf) x (n/(n+1))^2 x 1/((I_C)^2)

 

Se o reator de partida (L) for adicionado,

I_C= √((2x10^6)/3 x Q/(2πf) x (n/(n+1))^2 x 1/L )

 

 

Exemplo:

Para um banco de capacitores com indutância de 0,5 𝜇H/m, 5 metros de altura, U=5000 V (fase a fase) com (n+1) = 3 passos, cada um com potência Q = 200 kVAr;< /p>

- I_N=Q/(√3U)=200/(1,73 x 5) = 23 A_rms

C= √3(U x I_N)/(U^2 x 2πf) = 1,73(23 x 5000)/(5000^2,314)=25,3x10^-6

C=25,3 μF

Corrente de pico I_C=√(2/3)U x n/(n+1)√(C/I)

 

- I_C = 0,81 x 5000 x 2/3 √(25,3/(0,5 x 5)) =>

I_C=8589 A_p = 8,59 kA ≥ 100 x 23 A Reator necessário!

 

- Indutância do reator L(𝜇H)

L ≥(2 x 10^6)/3 x (Q.10^(-3))/ω x (n/(n+1))^2 x 1/((I_C)^2)< /p>

= 2x10^6 x 0,2/(2π50)(2/3)^2 x 1/(8590)^2 = 7,67 μH

 

Se o reator de 50 𝜇H estiver conectado em vez de 7,67 𝜇H, a corrente de partida será:

I_C=√(2/3) x 5000 x 2/3 x √(25,3/50) = 1935 A_p

 

- Frequência de ressonância f_r = 1/(2π√(L.C))

Cálculos relacionados a bancos de capacitores:

Em capacitores I_max = 1,3 I_n

• V_max=1.1 V_n - 12 horas / dia
• V_max=1.2 V_n - 5 min
• V_max=1.3 V_n - 1 min

Quando um banco de capacitores com potência Q (kVAr) é conectado a um sistema com potência de curto-circuito S_sc (kVA), a frequência de ressonância é:

 

• S: Potência (kVA) do transformador que alimenta o capacitor
• S_SC: Potência de curto-circuito (kVA) do transformador que alimenta o capacitor
• Z_SC: Impedância de curto-circuito do transformador que alimenta o capacitor (%)

Determinar o Q_N do capacitor necessário para fornecer uma potência capacitiva de Q_s a um sistema com uma tensão de (U_s):