Compensación de potencia reactiva SVG:

Más allá de la corrección del factor de potencia

SVG La compensación de potencia reactiva por SVG va más allá de una actualización de banco de condensadores

Un banco de condensadores suministra kvar capacitivos fijos o conmutados. Funciona cuando la carga es relativamente estable, la red no está saturada de armónicos y los retrasos de conmutación no importan. Se convierte en una opción poco adecuada cuando los VFD, rectificadores, cargas de soldadura o etapas frontales de SAI hacen que la demanda reactiva cambie más rápido de lo que los contactores o los pasos de tiristores pueden seguir.

Un SVG mide el vector de corriente de carga e inyecta corriente reactiva controlada a través de un convertidor fuente de tensión. Ordena corriente adelantada o atrasada en cada rango de ciclo, manteniendo un objetivo de factor de potencia a medida que cambia la carga y respaldando la tensión del bus durante un aumento de carga inductiva.

Un factor de potencia bajo puede deberse a una demanda inductiva continua, un transformador con carga ligera o una reserva reactiva de generador restringida. Un bus de centro de datos de 480 V también puede combinar etapas de entrada de SAI, variadores de refrigeración, cargas informáticas no lineales y pasos de condensadores; una disposición que requiere una evaluación armónica antes de seleccionar un SVG.

Las trituradoras mineras, los equipos de laminación de acero, las cargas relacionadas con arcos y los variadores textiles crean pasos rápidos de corriente reactiva. La impedancia del alimentador y del transformador convierte esos pasos en caída de tensión; el SVG reduce el componente reactivo en baja tensión, mientras que el STATCOM aplica la misma función donde lo requiere el servicio en media tensión.

Tabla A. Diferencias de selección: la función del convertidor debe coincidir con la perturbación dominante, no solo con el valor mensual del factor de potencia.

Por qué los armónicos cambian la lógica de selección del SVG

La corriente armónica no desaparece porque un SVG corrija el factor de potencia de desplazamiento. Un variador de seis pulsos, un rectificador de SAI o un rectificador no controlado extrae corriente no sinusoidal; dicha corriente produce una pérdida I²R adicional en los devanados de cables, aparamenta y transformadores. También aumenta las pérdidas por corrientes parásitas y dispersas en los componentes magnéticos, por lo que el calentamiento del transformador puede aumentar incluso cuando la corriente fundamental parece aceptable.

Los armónicos triples de secuencia cero requieren una comprobación separada en sistemas de cuatro hilos. Las corrientes armónicas tercera, novena y décimo quinta en cada fase están en fase entre sí en el conductor neutro en lugar de cancelarse, por lo que el neutro puede transportar una corriente superior a la expectativa fundamental de fase. Dicha condición puede sobrecalentar los conductores de neutro, terminales y conexiones de tableros de distribución; un filtro activo de armónicos configurado para la compensación de corriente de neutro suele ser la tecnología pertinente, y no un SVG por sí solo.

Un alto THDi cambia el riesgo del banco de condensadores porque la impedancia del condensador cae a medida que aumenta la frecuencia y puede resonar con la inductancia de la red. Mida el espectro antes de conservar los condensadores; especifique reactores desintonizados solo después de verificar la sintonización y la carga térmica.

Una topología de 3 niveles sintetiza la tensión en pasos más pequeños que un puente de 2 niveles, lo que reduce el dv/dt de salida y potencialmente disminuye el aislamiento, el modo común y el estrés del filtro. La modulación por ancho de pulso sinusoidal (SPWM) convierte la referencia de corriente en señales de puerta, por lo que la detección limpia, la polaridad correcta del transformador de corriente (CT) y la sintonización estable del bucle son esenciales para la precisión de la compensación.

Los módulos IGBT de silicio se adaptan a muchas tareas industriales, mientras que los MOSFET de SiC pueden reducir las pérdidas de conmutación a mayor frecuencia; la pérdida real sigue dependdiendo de la tensión, la corriente, la modulación y la resistencia térmica. A una temperatura ambiente de 45 °C, especifique los kvar a plena carga a la temperatura real de entrada del armario, con tolerancia para el estado del ventilador, la obstrucción del filtro y la reducción de potencia por altitud.

Matriz de selección de ingeniería: Relacione la capacidad con la perturbación

Tabla B. La selección de ingeniería requiere mediciones eléctricas, condiciones ambientales y coordinación de protecciones.

Caso representativo de un centro de datos norteamericano de 480 V

Considere la expansión representativa de un centro de datos norteamericano de 480 V, no un proyecto de cliente específico. Las etapas de entrada del SAI, las fuentes de alimentación de los servidores, los ventiladores EC y los enfriadores con variador de frecuencia comparten un bus de baja tensión; los periodos de baja carga y las transiciones de refrigeración producen un factor de potencia deficiente, una corriente de neutro elevada y alarmas en las etapas de condensadores.

El SAI y las cargas de TI añaden corriente no lineal, mientras que la demanda del variador de frecuencia cambia el perfil reactivo. Un SVG por sí solo mejoraría la respuesta en kVAR, pero no cancelaría la corriente armónica dominante y de secuencia cero.

La secuencia de ingeniería supervisa las secciones de servicio y de distribución crítica, comprueba la resonancia de los condensadores y, a continuación, dimensiona primero un AHF para la corriente armónica y de neutro medida. Reserva la corriente restante del AHF para la compensación reactiva y añade un SVG solo si la demanda máxima de kVAR supera dicho margen; la compatibilidad del SAI, la protección y las condiciones de derivación se verifican antes de la energización.

Los criterios de aceptación son un factor de potencia estable dentro de la banda operativa acordada, la THD de corriente en el PCC supervisado dentro del límite aplicable, la corriente de neutro dentro de las capacidades nominales de los equipos, y la eliminación o el rediseño de las etapas de condensadores problemáticas. Estos son objetivos de diseño, no resultados de proyectos proclamados; el rendimiento real depende del espectro, la impedancia de la fuente, la diversidad de cargas y la configuración.

Preguntas frecuentes

¿Cómo debe un ingeniero dimensionar un SVG?

Registre la demanda de kVAR, identifique el mayor salto reactivo sostenido y añada un margen justificado. Confirme los kVAR disponibles a la temperatura ambiente y altitud reales; no trate la potencia nominal del SVG como la capacidad de corriente armónica del AHF.

¿Se pueden instalar equipos SVG o AHF sin necesidad de un apagado completo?

El método depende del diseño de aislamiento, la disponibilidad de alimentadores, el trabajo en transformadores de corriente (CT) y disyuntores, y los procedimientos de seguridad locales. La mayoría de los sitios programan un corte planificado para la terminación final y las pruebas de protección después de revisar el diagrama unifilar.

¿Requieren estos sistemas un mantenimiento regular?

Inspeccione los filtros, ventiladores, terminaciones, alarmas del controlador y el entorno del gabinete según un programa adecuado para el polvo, la temperatura y las horas de operación. Los sistemas de condensadores también requieren revisiones de cambio de capacitancia, estado del reactor y estrés térmico.

¿Puede un SVG funcionar con generadores, sistemas UPS y condensadores existentes?

Sí, tras una revisión de ingeniería de la reserva reactiva del generador, el control del UPS, la impedancia del sistema, el riesgo de resonancia de condensadores y la ubicación de los CT. Un plan de puesta en marcha supervisado identifica la interacción de control antes de que se convierta en un problema de diagnóstico de fallas.

Conclusión: Especificar la función correcta de calidad de energía dinámica

La compensación de potencia reactiva SVG proporciona a una instalación un control rápido de kVAR, pero debe especificarse como parte de una estrategia medida de calidad de potencia. Utilice SVG para la demanda reactiva dinámica y el soporte de voltaje, utilice un AHF donde la cancelación de corrientes armónicas y de neutro determinen el resultado, y evalúe STATCOM cuando las fluctuaciones de carga de media tensión afecten la estabilidad del alimentador.

YT Electric puede revisar perfiles de carga, mediciones de armónicos, condiciones térmicas y diagramas unifilares para definir la arquitectura de compensación correcta. El objetivo es medible: ubicar la función de control de corriente adecuada en el bus correcto, con la capacidad disponible bajo el régimen eléctrico y ambiental del sitio.

Explore las especificaciones de productos y la guía de aplicación de YT Electric: https://www.ytelect.com/blog/guide-to-selecting-active-harmonic-filters_b321

Referencia: IEEE 519-2022, IEEE Standard for Harmonic Control in Electric Power Systems:https://standards.ieee.org/ieee/519/10677/

¿Necesita una solución específica para su sitio? Comparta su diagrama unifilar, lista de cargas, factor de potencia medido, datos de THDi/TDD y condiciones ambientales con YT Electric. nuestros ingenieros de ventas pueden revisar los datos y preparar una propuesta técnica