¿Por qué deberíamos aplicar SVG y APF en pilas de carga de CC?

Podemos afirmar definitivamente que para las pilas de carga de CC de alta potencia en gasolineras o áreas de servicio, es Es muy recomendable, y en muchos casos imprescindible, instalar un Generador de variables estáticas (SVG) o un Filtro de potencia activo (APF) Junto a ellos. La solución ideal suele ser un dispositivo híbrido que combina ambas funciones, como un APF híbrido o un Compensador Activo Reactivo (ARC).

Esta no es una "actualización opcional", sino una medida fundamental para garantizar el funcionamiento seguro, fiable y eficiente de la estación de carga. El siguiente análisis detalla las razones, la necesidad, las soluciones y los criterios de selección.

I. La causa raíz: cómo las pilas de carga de CC contaminan la red

Una pila de carga de CC es esencialmente una pila de alta potencia. carga rectificadora no lineal Su función principal es convertir la corriente alterna (CA) de la red en corriente continua (CC) para cargar las baterías de vehículos eléctricos. Este proceso de conversión CA/CC, realizado principalmente por circuitos rectificadores IGBT, genera dos problemas importantes de calidad de la energía:

1. Corrientes armónicas significativas :

   • Las pilas de carga extraen corriente distorsionada y no sinusoidal de la red, lo que genera una rica armonía , particularmente armónicos característicos como el 5, 7, 11 y 13 .

   • Peligros: Las corrientes armónicas provocan sobrecalentamiento de la línea, aceleran el envejecimiento del aislamiento de cables y transformadores, y pueden provocar una sobrecarga en la línea neutra (debido a la suma armónica triple n), lo que, en casos graves, puede provocar incendios. Fundamentalmente, los armónicos interfieren con los equipos de control sensibles de la gasolinera (p. ej., sistemas de monitoreo del nivel de tanques, sistemas de pago, sistemas de vigilancia), lo que provoca errores de datos o fallos del sistema.

2. Demanda de potencia reactiva :

   • Las pilas de carga también absorben potencia reactiva durante el funcionamiento, lo que produce un factor de potencia más bajo.

   • Peligros: La corriente reactiva consume la capacidad del transformador, aumenta las pérdidas en la línea y puede generar mayores costos de electricidad (si la compañía eléctrica impone sanciones por un factor de potencia bajo). Cuando varias pilas de carga de alta potencia operan simultáneamente a alta velocidad, la sobrecarga masiva de potencia reactiva puede causar problemas en la red. fluctuaciones de voltaje y parpadeo , lo que provoca luces parpadeantes y un funcionamiento inestable de otros equipos dentro de la gasolinera.

II. ¿Por qué las gasolineras y áreas de servicio son particularmente vulnerables?

1. Capacidad del sistema relativamente limitada: La capacidad de los transformadores de distribución de una gasolinera o área de servicio suele oscilar entre unos pocos cientos de kVA y mil o dos mil kVA. Un solo cargador de CC de 120 kW puede alcanzar una corriente pico de casi 200 A. Arrancar varias unidades simultáneamente supone una carga mucho mayor para la red eléctrica en comparación con un gran parque industrial o complejo comercial (que cuentan con transformadores más grandes y una red más robusta).

2. Requisitos de seguridad extremadamente altos: Las gasolineras contienen entornos inflamables y explosivos. Cualquier falla o chispa en el equipo causada por problemas de calidad de la energía (por ejemplo, sobrecalentamiento de la línea, inestabilidad del voltaje) representa un riesgo catastrófico. Garantizar un suministro de energía puro y estable es fundamental para una operación segura.

3. Alta sensibilidad a las fluctuaciones de voltaje: Equipos como sistemas de punto de venta, controladores de surtidores de combustible y medidores de nivel son muy sensibles a las caídas de tensión. Una caída de tensión puede provocar que un surtidor de combustible se congele o mida de forma imprecisa, lo que afecta directamente al negocio y la experiencia del usuario.

4. Cómo evitar interferencias cruzadas: Sin mitigación, los armónicos y la potencia reactiva generada por los cargadores pueden viajar por la red e interferir con otros equipos, como los surtidores de combustible, y viceversa. La mitigación garantiza la coexistencia armoniosa entre todos los dispositivos.

III. Los roles de SVG vs. APF y cómo elegir

Conclusión: En los escenarios de estaciones de carga, generalmente es necesario abordar los problemas de potencia armónica y reactiva. Por lo tanto, las mejores opciones son:

1. Instalar unidades APF y SVG independientes para mitigación dedicada.

2. Solución preferida: Instalar un filtro de potencia activo híbrido (Hybrid-APF) o un dispositivo integral de corrección de la calidad de la energía. Estas unidades integradas combinan la funcionalidad APF y SVG, lo que permite Compensación simultánea e independiente de armónicos y potencia reactiva Ofrecen una mejor relación precio-rendimiento y ocupan menos espacio, lo que los hace ideales para el espacio compacto de la sala eléctrica de una gasolinera.

IV. Recomendaciones para el diseño e implementación de soluciones

1. Enfoque de mitigación: Mitigación centralizada en el lado de baja tensión del transformador de distribución principal de la estación Se recomienda conectar el APF/SVG en paralelo al panel de distribución principal para garantizar un entorno energético limpio y estable para toda la gasolinera (incluidos los cargadores y el equipo original de combustible), lo que permite una gestión global.

2. Cálculo de capacidad:

   • Capacidad APF: Estimado en función de la corriente nominal total de todos los cargadores y su tasa de distorsión de corriente típica (THDi, generalmente del 30 al 35 %). Fórmula: Corriente nominal APF ≥ Corriente total del cargador × THDi × Factor de seguridad (1,2-1,3) .

   • Capacidad SVG: Se calcula a partir de la demanda total de potencia reactiva de los cargadores. Esto suele requerir mediciones o cálculos basados en la potencia nominal y el factor de potencia.

   • Recomendación: Realice una evaluación profesional de la calidad de la energía para determinar con precisión la capacidad requerida según los datos medidos.

3. Criterios clave de selección de productos:

   • Velocidad de respuesta: Debe ser extremadamente rápido (<5 ms) para rastrear los cambios rápidos de carga de las pilas de carga.

   • Clasificación de protección: La instalación en exteriores requiere al menos IP54; la instalación en interiores requiere IP20 o superior para soportar entornos polvorientos y húmedos.

   • Certificación y seguridad: Los productos deben tener certificaciones pertinentes y cumplir con los códigos de instalación eléctrica para áreas potencialmente peligrosas.

   • Monitoreo inteligente: Preferiblemente admite el monitoreo de la plataforma en la nube para la visualización remota de datos de calidad de energía y estado del dispositivo, lo que permite una operación sin supervisión.

Resumen

Para proyectos de pilas de carga de CC en estaciones de servicio/áreas de servicio, la instalación de equipos de mitigación de calidad de la energía (APF/SVG) no es una cuestión de "si", sino más bien de "cómo seleccionar e instalar".

Se trata de una inversión crucial cuyos rendimientos se obtienen a través de:

• Seguridad: Eliminación de riesgos de incendio, protección de vidas y bienes.

• Fiabilidad: Garantiza el funcionamiento estable de todos los equipos de las estaciones de carga y de las gasolineras, evitando pérdidas por tiempo de inactividad.

• Economía: Ahorra en costos de electricidad adicionales causados por armónicos y energía reactiva, evita penalizaciones de servicios públicos y extiende la vida útil del equipo.

• Cumplimiento: Cumple con los requisitos obligatorios de la red nacional en materia de calidad de energía (armónicos, factor de potencia).

El costo y el espacio para la mitigación de la calidad de la energía deben integrarse en el diseño general desde la etapa inicial de planificación del proyecto, creando así un punto de recarga de energía verde seguro, eficiente y confiable.