El AHF de tres niveles detiene los fallos de condensadores en plantas con VFD

El AHF de tres niveles detiene fallos de condensadores en plantas con VFD

Los bancos de condensadores pueden fallar bajo cargas armónicas de VFD. Descubra cómo un filtro armónico activo de tres niveles reduce la THDi y protege los bancos de condensadores.

Un problema recurrente en plantas con VFD se presenta así: los bancos de condensadores fallan repetidamente incluso después de ser reemplazados. Es posible que los condensadores no sean la causa raíz. Las cargas no lineales pueden inyectar corrientes armónicas de 5.º, 7.º, 11.º y órdenes superiores en la barra común, aumentando la corriente de los condensadores y el estrés térmico.

Este riesgo aparece en fábricas textiles, líneas de extrusión de plástico, plantas HVAC, sistemas de agua y otras instalaciones con cargas no lineales que cambian rápidamente. Una solución pasiva fija puede no adaptarse a un espectro armónico cambiante, y un banco de condensadores con desintonización incorrecta puede amplificar la resonancia.

YTPQC-AHFmide la corriente armónica e inyecta una corriente de compensación igual y opuesta. Cuando se dimensiona, instala y pone en servicio correctamente, el sistema puede reducir la THDi en el PCC y ayudar a proteger transformadores, cables, aparamenta y bancos de condensadores frente al estrés armónico.

Por qué la topología de 3 niveles

Un inversor de 2 niveles conmuta cada IGBT a través de todo el voltaje del bus de CC. Un alto dv/dt somete a estrés el aislamiento del motor, genera EMI y aumenta las pérdidas de conmutación. A 45 °C de temperatura ambiente — común en salas eléctricas de Oriente Medio y el Sudeste Asiático — el margen térmico desaparece.

Una topología de 3 niveles divide el bus de CC, creando un punto neutro. Cada IGBT conmuta a la mitad del voltaje. El dv/dt se reduce aproximadamente un 50 %. La ondulación de salida disminuye. La inductancia del filtro se reduce. El módulo funciona a plena carga a 45 °C sin reducción de capacidad.

En salas eléctricas con altas temperaturas, el diseño térmico importa tanto como la capacidad de corriente. Una topología de tres niveles reduce el estrés de voltaje en cada dispositivo de conmutación y puede mejorar la calidad de la forma de onda de salida y el margen térmico. Confirme siempre la curva de reducción de capacidad del fabricante para el envolvente, la altitud, la ventilación y la temperatura ambiente reales.

Comparación de topologías AHF de 2 niveles frente a 3 niveles

Filtro armónico activo YTPQC-AHF

Dimensionamiento del AHF

Comience con el espectro armónico, no con la corriente de carga total. Dos transformadores idénticos de 500 kVA pueden necesitar diferentes capacidades de AHF.

Mida la THDi y el espectro armónico individual con un analizador de calidad de energía adecuado durante un ciclo de producción representativo. Dimensione el AHF a partir de la corriente armónica medida, la distorsión residual requerida, la distorsión de voltaje de fondo, la ubicación de los TC, la diversidad de carga y las condiciones ambientales. Incluya un margen de expansión acordado y verifique el cumplimiento en el PCC después de la puesta en servicio.

Tabla de selección de YTPQC-AHF

Los módulos YTPQC-AHF pueden operar en paralelo, lo que permite ampliar la capacidad a medida que aumenta la carga.

Confirme la combinación de módulos compatible, la capacidad del gabinete y la arquitectura de control para el modelo seleccionado.

Preguntas frecuentes

P: ¿Funciona con bancos de capacitores existentes?

R: Sí. El AHF gestiona la cancelación dinámica de armónicos. El banco de capacitores suministra potencia reactiva en estado estable. Instale reactores de desintonización en el banco de capacitores para evitar la amplificación de armónicos.

P: ¿Se requiere la parada de la planta?

R: Normalmente, solo el nuevo alimentador y la instalación de CT requieren aislamiento, pero el alcance exacto de la interrupción depende del diagrama unifilar y del procedimiento de seguridad del sitio. La puesta en marcha debe completarse bajo condiciones de carga representativas.

P: ¿Período de recuperación típico?

R: La recuperación depende de las penalizaciones de la compañía eléctrica, el tiempo de inactividad evitado, los costos de reemplazo de capacitores y contactores, las pérdidas de energía y el mantenimiento. Use las facturas del cliente y los datos operativos medidos en lugar de una afirmación genérica de recuperación.

P: ¿Se requiere mantenimiento?

R: Siga el manual del producto y las condiciones del sitio. El trabajo típico incluye limpiar filtros, revisar ventiladores y terminales, verificar alarmas y comprobar el rendimiento de la compensación. Los intervalos de mantenimiento varían según el polvo, la temperatura y las horas de funcionamiento.

Conclusión

Los armónicos se manifiestan como disparos molestos, neutros calientes y capacitores dañados. Un filtro activo de armónicos de 3 niveles los corrige en la fuente, antes de que el daño se propague por el transformador, los cables y los equipos de conmutación. Permite que los activos eléctricos funcionen a su temperatura y vida útil diseñadas.

Más información

Explore las especificaciones de productos y las guías de aplicación de YT Electric: https://www.ytelect.com/active-harmonic-filter-ahf_p14.html

Referencia: IEEE 519-2022, Norma IEEE para el control de armónicos en sistemas de energía eléctrica: 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.