Filtro activo de armónicos, bancos de capacitores, reactores en redes.

¿Cuál es la relación entre el filtro activo de armónicos, los bancos de condensadores y los reactores?

Filtros activos de armónicos (AHF), bancos de condensadores y reactores son componentes esenciales utilizados en redes eléctricas para gestionar la calidad de la energía, la compensación de energía reactiva y la mitigación de armónicos. Cuando estos dispositivos se combinan de manera efectiva en una red, pueden ayudar a mejorar el rendimiento del sistema, la eficiencia energética y reducir los costos operativos. Así es como funcionan individualmente y juntos:

1. Filtro activo de armónicos (AHF)

• Propósito: Los AHFse utilizan para eliminar o reducir la distorsión armónica causada por cargas no lineales (por ejemplo, variadores de frecuencia, equipos industriales). Los armónicos pueden provocar sobrecalentamiento, fallos del equipo y pérdidas de energía.
• Función: Los AHF monitorean la corriente en tiempo real e inyectan corrientes de compensación que cancelan los componentes armónicos. A diferencia de los filtros pasivos, los AHF pueden adaptarse a condiciones de carga cambiantes y mitigar eficazmente una amplia gama de órdenes armónicos (pares e impares).
• Efecto en las redes:Los AHF mejoran la calidad de la energía al reducir la distorsión armónica total (THD) en las formas de onda de voltaje y corriente, lo que conduce a una mayor eficiencia energética, un menor calentamiento de los equipos y una mayor vida útil.

2. Bancos de condensadores

• Propósito:Los bancos de capacitores se utilizan para compensación de potencia reactiva para mejorar el factor de potencia en sistemas eléctricos. Un factor de potencia bajo significa que se requiere más corriente para entregar la misma cantidad de potencia activa, lo que genera ineficiencias y pérdidas de energía.
• Función: Los bancos de condensadores suministran potencia reactiva adelantada (potencia capacitiva) para contrarrestar la potencia reactiva retrasada (potencia inductiva) de cargas inductivas como motores y transformadores. Esto equilibra la potencia reactiva en el sistema y acerca el factor de potencia a la unidad.
• Efecto en las redes: Al mejorar el factor de potencia, los bancos de condensadores reducen la corriente general que fluye en la red, lo que minimiza las pérdidas de transmisión y puede evitar sanciones de las empresas de servicios públicos por un factor de potencia bajo. También ayudan a liberar capacidad en el sistema.

3. Reactores (inductores)

• Propósito: Los reactores se utilizan junto con bancos de capacitores para evitar problemas de resonancia y limitar las corrientes de cortocircuito. También pueden ayudar en el filtrado de armónicos cuando se diseñan como parte de filtros pasivos.
• Función: Los reactores proporcionan reactancia inductiva, que contrarresta la reactancia capacitiva de los bancos de condensadores y ayuda a suavizar las fluctuaciones de voltaje. En el filtrado de armónicos, los reactores pueden bloquear frecuencias armónicas específicas.
• Efecto en las redes: Los reactores reducen las corrientes armónicas y los picos de voltaje, evitando la resonancia y mejorando la estabilidad y confiabilidad general de la red eléctrica.

4. Interacción en Redes

• Bancos de condensadores + reactores (filtro sintonizado):
  • Cuando los bancos de condensadores se utilizan para compensación de potencia reactiva, a veces pueden amplificar los armónicos, especialmente cuando la frecuencia natural de la red resuena con frecuencias armónicas. Para mitigar esto, los reactores a menudo se conectan en serie con bancos de condensadores para crear filtros sintonizados que bloquean frecuencias armónicas específicas, como los armónicos quinto o séptimo.
• Bancos de condensadores + AHF:
  • Bancos de condensadores mejoran el factor de potencia al compensar la potencia reactiva. Sin embargo, en sistemas con altos armónicos, pueden amplificar los armónicos si se produce resonancia. Aquí es donde entran los filtros armónicos activos: pueden trabajar junto con los bancos de capacitores mitigando dinámicamente los armónicos que los bancos de capacitores pueden amplificar involuntariamente.
  • AHF + Reactores: El AHF proporciona compensación dinámica de armónicos, mientras que los reactores (usados ​​con o sin bancos de condensadores) pueden manejar órdenes armónicas específicas, proporcionando un enfoque equilibrado para la mitigación de armónicos.

5. Retos y Soluciones en Sistemas Combinados

• Problemas de resonancia: Los bancos de condensadores por sí solos pueden crear resonancia con la inductancia del sistema, amplificando ciertas frecuencias armónicas. Se utilizan reactores para evitar esto desafinando el sistema a un orden armónico seguro.
• Filtrado de armónicos y corrección del factor de potencia simultáneos:Los AHF son eficaces para mitigar una amplia gama de armónicos pero no proporcionan una corrección significativa del factor de potencia. Los bancos de condensadores, por otro lado, proporcionan corrección del factor de potencia pero pueden amplificar los armónicos. Su uso conjunto, con reactores para evitar la resonancia, crea una solución equilibrada que aborda tanto la distorsión armónica como la compensación de potencia reactiva.

6. Ventajas de combinar AHF, bancos de condensadores y reactores

• Gestión integral de la calidad de la energía: Los AHF mitigan los armónicos, los bancos de condensadores corrigen el factor de potencia y los reactores evitan la resonancia, lo que da como resultado una solución integral de calidad de la energía.
• Eficiencia mejorada del sistema: La distorsión armónica reducida y el factor de potencia mejorado minimizan las pérdidas de energía, reducen el sobrecalentamiento y extienden la vida útil del equipo.
• Flexibilidad: La combinación de AHF con soluciones tradicionales como bancos de condensadores y reactores proporciona flexibilidad para manejar problemas complejos de calidad de energía de forma dinámica.

En redes eléctricas, el uso combinado de Filtros Activos de Armónicos, bancos de condensadores y reactores ofrece un enfoque integral para mejorar la calidad de la energía y la eficiencia energética. Los AHF abordan la distorsión armónica, los bancos de condensadores proporcionan compensación de potencia reactiva y los reactores previenen la resonancia y filtran los armónicos. Al utilizar estos componentes juntos, las instalaciones industriales y comerciales pueden mantener sistemas eléctricos estables, eficientes y confiables.