mantenimiento a capacitores alumnos: gonzalez valencia luis enrique hernandez castillo edgar adrian medina mota oscar mauricio
BANCO AUTOMÁTICO DE CAPACITORES
Los bancos de capacitores constituyen el medio más económico y confiable para la corrección del factor de potencia dichos bancos puede ser de conexiones delta o estrella además de combinaciones entre estos.
El corregir el factor de potencia tiene beneficios técnicos y económicos muy altos ya que se permite reducir el consumo de potencia de entrada.
Operación del banco de capacitores.
Los bancos de capacitores automáticos deben operar en forma automática con opción de operación manual. El modo de operación debe ser a través de un selector de control manual-automático en el frente del tablero de control.
Para los bancos de capacitores automáticos la operación debe ser a través de un controlador de potencia reactiva, el cual determina la conexión y desconexión de secciones o pasos de capacitores de acuerdo a las necesidades de potencia reactiva del sistema.
Cada una de las secciones o pasos del banco de capacitores debe contar con un esquema de protección.
Cuando ocurra la pérdida de una unidad en cualquiera de las fases de alguna sección o paso, el relevador de protección debe desconectar la sección dañada únicamente, dejando las otras secciones en operación.
Especificaciones eléctricas del banco de capacitores.
a) Tensión de servicio: Los bancos de capacitores deben cumplir con lo indicado en 6.1 de NMX-J-203/1-ANCE-2005.
b) Tensión máxima de trabajo: Los bancos de capacitores deben cumplir con lo indicado en 6.2 de NMXJ-203/1-ANCE-2005.
c) Condiciones y sobrecargas durante transitorios: Los bancos de capacitores deben cumplir con lo indicado en 6.3 de NMX-J-203/1-ANCE-2005.
d) Potencia reactiva nominal: La potencia nominal del banco de capacitores debe cumplir con lo indicado
en 6.5.2 de la NMX-J-203/1-ANCE-2005.
e) Potencia reactiva máxima de operación: Los bancos de capacitores deben operar satisfactoriamente hasta 135 por ciento de su potencia nominal en kVAR, en condiciones normales.
f) Tipo de instalación: Interior o exterior, en gabinete.
g) Tensión nominal: 4,16 ó 13,8 kV.
h) Número de fases: 3.
i) Frecuencia de operación: 60 Hz.
j) Sobretensión continua: 110 por ciento de la tensión nominal, 8 h por día.
k) Sobrecarga continua: 30 por ciento.
l) Tipo de conexión: Delta o estrella con neutro flotante, en función del nivel de tensión y de la capacidad del banco.
m) Tolerancia en la capacitancia: -5 a +15 por ciento de la nominal. (NMX-J-203/1-ANCE-2005)
n) Clase de aislamiento: 5 ó 15 kV, respectivamente.
o) Nivel básico de impulso: 45 ó 95 kV, respectivamente.
p) Rango de temperatura ambiente: 268,15 K (- 5 ºC) a 313,15 K (+ 40 ºC)
Capacitores controlados automáticamente.
Control automático.
El control automático de bancos de capacitores consiste de un elemento maestro (controlador de factor de potencia), relevadores de tiempo y los dispositivos auxiliares necesarios.
El controlador de factor de potencia debe ser digital y debe controlar la operación del banco de capacitores en forma automática, de acuerdo a las necesidades de potencia reactiva del sistema.
El circuito de control debe operar en forma manual o automática.
El arreglo de control se debe suministrar con desconectadores en un gabinete para servicio interior o exterior.
Dispositivo de conexión y desconexión.
Por cada sección o paso se debe suministrar desconectadores monofásicos o contactores, para conectar y desconectar cada paso del banco de capacitores al sistema eléctrico, de acuerdo a las necesidades de potencia reactiva del sistema.
Este dispositivo se debe seleccionar para operar bajo condiciones de carga puramente capacitivas y debe ser adecuado a la potencia reactiva del banco.
Se debe seleccionar para operar con la tensión de operación del banco de capacitores y una capacidad de corriente para operaciones repetitivas. Cuando esté provisto de un disparo de sobrecorriente automático, debe proveerse de un bloqueo de protección contra recierre.
Control de tensión de un paso.
Debe incluir un relevador de tensión con retardo de tiempo y relevadores auxiliares en función del estudio de coordinación de protecciones, los cuales operan para abrir o cerrar el dispositivo de conexión y desconexión del banco de capacitores en respuesta a valores predeterminados del circuito de tensión que persistan por un tiempo determinado.
El relevador de tensión debe ser ajustable dentro de un intervalo del 90 al 110 por ciento de la tensión de operación del circuito de control.
Control de tensión de pasos múltiples.
Debe ser similar al control de un paso, pero debe tener un arreglo para conectar dos o más capacitores automáticamente, en respuesta a valores predeterminados del circuito de control.
Control de corriente de un paso.
Debe incluir un relevador de corriente con retardo de tiempo y relevadores auxiliares en función del estudio de coordinación de protecciones, los cuales operan para abrir o cerrar el dispositivo de conexión y desconexión del banco de capacitores, en respuesta a valores predeterminados de la corriente de carga.
Control de potencia reactiva de un paso.
Este dispositivo de control debe incluir un relevador sensible al consumo de potencia reactiva, además de un relevador de tiempo y relevadores auxiliares que operen para abrir o cerrar el dispositivo de conexión y desconexión del banco de capacitores, en respuesta a los niveles predeterminados de potencia reactiva demandados por la carga.
Este dispositivo debe energizarse a través de transformadores de corriente y de potencial, cuyos devanados secundarios operen a 5 A con 60 Hz para los transformadores de corriente y hasta 600 V con 60 Hz para los transformadores de potencial. Los transformadores de corriente deben instalarse en el circuito de carga.
Control de potencia reactiva de pasos múltiples.
Este dispositivo es similar al de un paso, pero debe operar con dos o más capacitores en forma selectiva y automática.
Condiciones ambientales.
Los bancos de capacitores deben operar adecuadamente en las condiciones ambientales del lugar de instalación, como se indica en la hoja de datos.
Protección del banco de capacitores.
El banco de capacitores debe ser protegido contra cortocircuito, falla a tierra, sobrecorrientes y sobretensiones.
La protección contra fallas de cortocircuito debe ser a través de un interruptor de potencia en vacío o hexafluoruro de azufre (SF6), tipo removible. El interruptor debe ser diseñado para corrientes capacitivas para maniobra de los bancos.
Los bancos de capacitores deben protegerse contra sobrecorrientes, por medio de relevadores de sobrecorriente que se ajustan para disparar el interruptor cuando la corriente excede el límite permitido especificado en 6.2 y 6.3 de NMX-J-203/1-ANCE-2005.
Los interruptores y dispositivos de protección y de conexión deben ser capaces de resistir los esfuerzos electrodinámicos y térmicos, los cuales son causados por las sobrecorrientes transitorias de alta amplitud y alta frecuencia que pueden ocurrir en la maniobra de conexión.
Para la protección individual de los capacitores, se deben suministrar fusibles, con los valores requeridos para la protección por corrientes de sobrecarga y corto circuito. En caso de falla de alguna unidad capacitiva, debe operar el fusible correspondiente permitiendo que el banco continúe operando.
Los fusibles deben soportar las corrientes de energización que se presentan al conectar el banco de capacitores.
La corriente y capacidad interruptiva del fusible debe estar de acuerdo con la corriente nominal del capacitor y con la potencia de corto circuito del sistema.
Los bancos de capacitores deben emplear fusibles de alta capacidad interruptiva.
Para los bancos de capacitores conectados en estrella con neutro flotante, debe considerarse un sistema de protección contra desbalance generado por pérdida de fase, fallas en unidades capacitivas u otras causas, por medio de un relevador de desbalance de neutro, de acuerdo a la IEEE C37.99 ó equivalente.
Características generales del banco de capacitores.
a) Deben estar construidos con combinaciones serie – paralelo de unidades capacitivas o únicamente de combinaciones de unidades en paralelo, dependiendo de la tensión nominal y de la capacidad del banco.
b) La capacidad de cada paso conmutado, debe corresponder con los requerimientos de demanda de potencia reactiva de las cargas en operación, de tal forma que siempre se mantenga un factor de potencia por arriba del 90 por ciento.
c) Se debe suministrar como parte del banco de capacitores un sistema integral de medición y control del tipo multifunción, con señalización y alarmas, que garantice la salida del banco o de cualquiera de sus pasos, en eventos de falla por cortocircuito, sobrevoltaje, desbalance del neutro o perdida de fase.
d) El arreglo del banco se debe ensamblar en un solo gabinete formado por secciones o celdas, donde en cada una de ellas se aloje los arreglos de capacitores y el equipo de protección y control. En una sección del tablero debe instalarse el interruptor de potencia y el equipo de protección, control y medición, en otra(s) sección(es) del tablero los demás componentes que requiera el banco de capacitores tales como arreglos de capacitores, dispositivos de descarga, reactores, desconectadores, cuchillas, entre otros.
e) La cantidad de unidades debe garantizar que ante el retiro o falla de una unidad del grupo no provoque una sobretensión superior al 10 por ciento de la tensión nominal en otras unidades del grupo.
f) La conexión entre unidades de capacitores en la misma fila, debe garantizar el reemplazo de alguna de las unidades.
g) El aislante utilizado (dieléctrico) puede ser líquido biodegradable, no contaminante, no toxico, no polarizado, libre de bifenilos policlorados, con alta resistencia dieléctrica, o tipo seco.
h) Debe garantizarse acceso a todas las unidades para inspección o mantenimiento.
i) Debe garantizarse que no exista desplazamiento de las unidades internas por efecto de
Componentes del banco de capacitores.
Los bancos de capacitores fijos deben contener como mínimo los siguientes componentes:
a) Interruptor de potencia.
b) Capacitores.
c) Fusibles.
d) Cuchilla seccionadora de operación sin carga, para conexión aislada de tierra.
e) Equipo de protección, control y medición (interruptores, fusibles de control, relevadores,
transformadores de instrumento).
f) Apartarrayos.
g) Accesorios (conmutadores, lámparas de señalización, aisladores, soportes, zapatas conectoras, tornillería,
entre otros).
Los bancos de capacitores automáticos deben contener como mínimo los siguientes componentes:
a) Interruptor de potencia.
b) Capacitores.
c) Reactor limitador de corriente de magnetización (inrush). (Este componente dentro de un banco de capacitores tiene la función de atenuar el transitorio en la onda de tensión, que se genera por la conexión y desconexión del banco de capacitores.)
d) Desconectadores de cada paso del banco de capacitores.
e) Fusibles.
f) Controlador de factor de potencia.
g) Cuchilla seccionadora de operación sin carga, para conexión aislada de tierra.
h) Equipo de protección, control y medición (interruptores, fusibles de control, relevadores,
transformadores de instrumento).
i) Apartarrayos.
j) Reactor de filtro de armónicas antirresonante o filtros de armónicas
k) Accesorios (conmutadores, lámparas de señalización, aisladores, soportes, zapatas conectoras, tornillería, entre otros).
Capacitores.
a) Las unidades de capacitores que conforman los bancos deben ser del tipo interior o exterior, con boquillas de porcelana, resina epoxica o fibra poliéster y puntos de conexión aislados.
b) Las potencias nominales preferentes (kVAR) de capacitores para 4,16 y 13,8 kV, están dadas en la tabla 1 de NMX-J-203/1-ANCE-2005.
c) El material del contenedor debe fabricarse de acuerdo a las condiciones climatológicas donde se vaya a instalar con lámina de acero inoxidable, con acabado externo de pintura anticorrosiva, preparado para que resista las condiciones de servicio y tener preparaciones para conexión a tierra.
d) El dieléctrico sólido, utilizado entre las placas debe ser a base de una película de polipropileno entre otros.
e) El dieléctrico líquido debe ser biodegradable, no inflamable, no tóxico y no contaminante y debe estar libre de bifenilos policlorados.
f) Las unidades de capacitores deben estar provistas de sus accesorios de conexión, a terminales, soportes de sujeción, entre otros.
g) Las unidades de capacitores deben ser con fusibles internos ó externos.
h) Los capacitores deben contar con dispositivos de descarga conectados entre sus terminales en forma permanente. La tensión eléctrica residual de un capacitor debe reducirse a 50 V, nominal o menos, durante el término de cinco minutos después de que el capacitor haya sido desconectado de la fuente de alimentación.
Reactores.
Para cada paso del banco de capacitores debe suministrarse un juego de 3 reactores de corriente demagnetización, uno por fase, que se deben conectar en serie para limitar la corriente de energización que se presenta cuando entra en operación el banco de capacitores.
Los reactores deben cumplir como mínimo con las características siguientes:
a) Tipo seco.
b) Núcleo de aire.
c) La corriente nominal debe ser igual o mayor a 1,43 veces la corriente nominal del banco de capacitores.
d) El valor de la inductancia de los reactores limitaran la corriente de energización de cada sección o paso a
un valor menor a 100 veces la corriente nominal del banco de capacitores.
e) Conductor de cobre o aluminio en bobinas o espiras.
f) Bobinas encapsuladas con fibra de vidrio, formando cilindros rígidos.
g) Clase de aislamiento 5 ó 15 kV.
h) Montaje horizontal o vertical.
i) Los aisladores y soportes deben mantener las distancias dieléctricas y magnéticas requeridas para minimizar las perdidas inducidas.
j) El fabricante debe presentar la memoria de cálculo del reactor limitador.
Desconectadores de cada paso del banco de capacitores.
Por cada paso del banco de capacitores automático se deben suministrar 3 desconectadores monofásicos o trifasicos en vacío o SF6, cuya función debe ser la de conectar y desconectar cada paso del banco al sistema eléctrico, de acuerdo a las necesidades y potencia reactiva del sistema.
Los pasos deben estar protegidos por fusibles, los cuales deben contar con un margen mínimo del 65 por ciento arriba de la corriente nominal de los pasos capacitivos del banco, con capacidad interruptiva alta.
Se debe contar con indicación visual para la supervisión del estado de cada paso, mediante un par de lámparas de color rojo y verde. Las lámparas deben ser del tipo LED, de alta intensidad luminosa, con duración mínima de 100 000 h, protegido para evitar destellos en caso de picos de tensión, las lámparas deben contar con aro y cuerpo metálico, el voltaje de operación debe ser de 125 V de corriente continua.
Los desconectadores deben cumplir como mínimo con las características siguientes:
a) Cámara de extinción en vacío o SF6.
b) Diseñado para manejo de cargas puramente capacitivas.
c) Voltaje de operación para 5 ó 15 kV.
d) Nivel básico de impulso para 45 ó 95 kV, respectivamente.
e) Servicio interior o exterior.
f) Libre de mantenimiento, mínimo de 10 000 operaciones.
g) Operación motorizada.
h) Sistema de señalización local y remota que indique la posición real de los desconectadores.
